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El movimiento de protones a través del agua con carga eléctrica es uno de los procesos más básicos de química. Esto está claro en todo, desde la visión hasta el almacenamiento de combustible, desde el combustible hasta el combustible, y los científicos lo han sido conscientes durante más de 200 años.
Pero nadie lo ha visto suceder. O se mide con precisión en una cantidad delicada.
Ahora, el laboratorio Mark Johnson en Yale ha establecido los criterios de cuánto tiempo tomarán los protones para moverse a través de las moléculas de las moléculas de agua de seis cargadas. Esta invención, que es posible a partir de un espectrómetro colectivo más personalizado que ha llevado los años revisar, puede tener solicitudes de mayor alcance para los investigadores en los próximos años.
«Mostramos lo que sucede en un pequeño sistema molecular sin lugar para ocultar a los protones», dijo Arthur T. Johnson, profesor de química en las artes y ciencias de Kemp Yale, dijo Johnson, un nuevo estudio en la revista Ciencia. «Podemos proporcionar parámetros que se definan mejor a sus productos químicos para sus productos químicos.
Johnson ha pasado décadas para desarrollar nuevas herramientas para analizar las reacciones químicas, como la deformación de la red de moléculas de agua interconectadas en presencia de una carga eléctrica. Pero la capacidad del agua para transportar una carga positiva a través de los protones ha demostrado parcialmente oscuro -DWU a la naturaleza mecánica cuántica de los protones.
«No son suficientes para permanecer en un lugar durante mucho tiempo para notarlos fácilmente», dijo Johnson. «Se cree que están cargados por el mecanismo de retransmisión a escala atómica. En el que los protones van de la molécula a la molécula».
Para el estudio, Johnson y su equipo han estudiado las transferencias de protones que llevan un protón adicional cuando seis moléculas están unidas al ácido 4-aminobenzoico, que es adecuado para una molécula pequeña y positiva para estudiar el movimiento de protones mediano de agua.
«Para monitorear el movimiento de la carga, necesita un tipo especial de molécula orgánica que se pueda unir al protón en dos lugares diferentes. Se distingue fácilmente por el color de la luz», dijo PhD Petet Harville. Estudiante de química en la Escuela de Estudios de Graduados de Yale y coautor de un nuevo estudio, compañero PhD. Estudiante Abhijit Rana. «Está diseñado, por lo que la única forma de pasar de un sitio de acoplamiento a otro es montar una red de agua ‘taxi'».
El equipo de Johnson ejecuta estas moléculas con un espectrómetro de masas especial, lo que permite cuidadosamente la luz láser activar muchas comunicaciones con pulsos de tiempo. En el Laboratorio de Química de Sterling de Yale, un dispositivo de 30 pies de largo consiste en una cuidadosa tubería, electrónica, láseres y «refrigerador» que enfría las moléculas para completar cero. Se sintetiza un pequeño conjunto de agua alrededor de la molécula, se desencadena para responder y analizado para la formación de diez veces por segundo.
«Tomó años obtener el instrumento en este momento», dijo Rana. «Y finalmente hemos logrado medir la velocidad de reacción química que ocurre dentro de un sistema limitado».
Aun así, la respuesta es muy difícil de bajar, y los investigadores podrán establecer los parámetros solo para su inicio y finalización.
«No podemos verlo a intervalo, pero sabemos dónde comenzó el protón y dónde terminó», dijo Johnson. «Y ahora sabemos cuánto tiempo lleva llegar allí».
Johnson ahora es coautor de Johnson Lab, miembro postdactral en la Universidad del Sur de California.
Más información:
Abhijit Rana y otros, Cinética microconnica de la transferencia de protones medias de agua en ácido 4-aminobenzoico microhidratado, Ciencia (2025). Doi: 10.1126/science.ad 1723. Www.science.org/doi/10.1126/science.ady1723
Proporcionado por la Universidad de Yale
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