Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Leicester heeft voor het eerst waargenomen hoe een enkel molecuul van twee atomen groot roteert in de koudste vloeistof die in de natuur bekend is.

Het team bestaat uit onderzoekers van de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van de Universiteit van Leicester, het Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Grenoble, Frankrijk en het departement Natuurkunde in Kerbala, Irak.

De interacties van moleculen in vloeistoffen bepalen chemische reacties en biologische processen.

In gewone vloeistoffen is de interactie tussen de moleculen te sterk en worden de subtiele kenmerken van rotaties overschaduwd.

Door een heel speciale vloeistof te kiezen die bestaat uit heliumatomen, verminderden de onderzoekers de sterkte van de moleculaire interacties, zodat ze de kans kregen om afzonderlijke moleculen te zien roteren.

Hoofdauteur Dr. Klaus von Haeften van de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van de Universiteit van Leicester zei:"Om moleculen in het vloeibare helium te introduceren, moesten we het helium aanslaan met behulp van een ontlading.

"Dit was nodig omdat gewone moleculen zouden bevriezen als ze eenmaal in vloeibaar helium werden geïntroduceerd. Door helium in de ontlading te prikkelen, werden kleine gasbelletjes gevormd."

De onderzoekers merkten op dat door druk uit te oefenen de moleculen in deze bubbels zouden botsen met de ultrakoude vloeistof en zouden beginnen af ​​​​te koelen en hun rotaties te vertragen.

Dit gebeurde met een snelheid van meer dan 100 miljard graden Kelvin (Celsius) per seconde. Bij drukken van enkele atmosferen bereikten de moleculen de laagst mogelijke rotatiesnelheid.

De onderzoekers denken dat ze met deze moleculen vloeibaar helium bij nog lagere temperaturen kunnen onderzoeken.

Bij deze temperaturen verdwijnt de wrijving, en het team verwacht met grote precisie te kunnen meten hoe moleculen reageren op deze 'superfluïde' toestand.

Dr. von Haeften voegde toe:"De resultaten van deze studies in vloeibaar helium zullen ook belangrijk zijn om gewone vloeistoffen te begrijpen, waar dergelijke waarnemingen onmogelijk te maken zijn.

"Dit kan leiden tot nieuwe toepassingen van medicijnen voor diagnostiek en therapie en de ontwikkeling van nieuwe materialen."

Twee van de internationale onderzoekers die bij het project betrokken zijn, hebben hun promotieonderzoek gedaan aan de Universiteit van Leicester.

Mevrouw Nagham Shiltagh (Irak) onderzoekt momenteel hoe de in dit project ontwikkelde technologie op andere gebieden kan worden toegepast en Luis Guillermo Mendoza-Luna (Mexico) was betrokken bij het opzetten van het experiment en het vastleggen van de gegevens en heeft nu een academische positie ingenomen in Mexico.