El agua líquida sustenta la vida en la tierra, pero sus propiedades físicas siguen siendo un misterio entre los investigadores científicos. Recientemente, un equipo de investigadores suizos utilizó técnicas de espectroscopía THz existentes para medir los enlaces de hidrógeno del agua líquida. Los esfuerzos futuros con esta técnica podrían algún día ayudar a explicar las propiedades peculiares del agua. El equipo informa sus hallazgos en La Revista de Física Química .

"Lo que hace que este papel sea especial es el aspecto de la espectroscopia de THz de un líquido. En el rango de THz, hacemos espectroscopia explícitamente de los grados de libertad intermoleculares del sistema en el estudio, para contrastarlo con los grados de libertad intramoleculares, "dijo Peter Hamm, un autor en el papel. "Con espectroscopía THz, podemos mirar muy directamente el enlace de hidrógeno entre varias moléculas de agua ".

Los investigadores utilizan la espectroscopia para medir la interacción de la materia con la luz e inferir la composición física de algo. En este experimento, los investigadores excitaron una molécula de tinte disuelta en agua con un pulso láser visible ultracorto, cambiando su distribución de carga. Luego, un pulso de THz midió la respuesta de las moléculas de agua circundantes en función del tiempo después de ese proceso de excitación.

Espectroscopia THz, que es de frecuencia relativamente baja, permite a los investigadores examinar las fuerzas que existen entre las moléculas de agua. La observación de estas fuerzas intermoleculares podría ayudar a los investigadores a comprender las anomalías del agua, Debido a que los enlaces de hidrógeno en las moléculas de agua líquida constituyen muchas de las propiedades inesperadas del agua, como su inusual densidad máxima a 4 grados Celsius.

"La respuesta que encontramos en el rango de frecuencia de THz fue sorprendentemente lenta. El agua generalmente se considera un solvente muy rápido con una respuesta en el rango de subpicosegundos, pero encontramos una escala de tiempo de alrededor de 10 picosegundos en THz, "Dijo Hamm. Atribuyeron la lentitud en la escala de tiempo a la naturaleza colectiva de la respuesta del agua que se probó utilizando espectroscopía THz.

Hamm aclaró que los investigadores han estado usando espectroscopía THz durante más de 20 años y advirtió optimismo sobre los resultados. "El resultado a menudo ha sido un poco decepcionante porque los espectros de THz de líquidos como el agua son extremadamente amplios y borrosos, y es muy difícil extraer información de eso, ", dijo. Técnicas resueltas en el tiempo, como en este estudio, podría superar esa limitación.

Próximo, los investigadores planean usar su método para observar la estructura y la dinámica del agua cuando aún es líquida, pero por debajo del punto de congelación. Hamm explicó, "Las propiedades especiales del agua se vuelven significativamente más pronunciadas si uno llega a temperaturas por debajo del punto de congelación".