Революционният метод използва фемтосекундни лазери за наблюдение на невидими досега процеси

Изследователи от Швейцарския плазмен център към Федералния политехнически институт в Лозана (EPFL) постигнаха исторически пробив във физиката и химията на водата. За първи път в историята екипът успя да заснеме движението на единични кислородни атоми в течна водна среда – процес, който досега оставаше скрит за науката. Откритието, публикувано в престижното списание Nature Communications, преобръща досегашните представи за поведението на кислорода и отваря нови хоризонти за медицината и екологията.

Технология от бъдещето

Екипът, ръководен от Брейдън Майърс, използва иновативен метод, базиран на свръхбърз фемтосекунден лазер. Импулсите на лазера са с продължителност едва една квадрилионна част от секундата (10 на минус 15-та степен). Учените са насочили лазерния лъч към водна повърхност, бомбардирана с микроплазмена струя, съдържаща атомен кислород.

"Използвахме техника, наречена двуфотонна лазерно индуцирана флуоресценция, за да 'уловим' атомите," обясняват от изследователския екип в официалната публикация на EPFL. Този метод позволява на два фотона едновременно да възбудят атома, карайки го да излъчи слаба, но детектируема светлина, която камерите запечатват.

Неочаквана устойчивост

Досегашните теоретични модели предполагаха, че атомният кислород – изключително реактивна форма на елемента – изчезва почти мигновено при контакт с водата. Новите данни обаче показват съвсем различна картина.

Според резултатите от проучването, кислородните атоми могат да оцелеят във водна среда в продължение на десетки микросекунди. Това време е напълно достатъчно те да бъдат увлечени от водните течения и да проникнат на стотици микрометри дълбочина под повърхността.

Практическо приложение

Това фундаментално откритие има огромно значение за приложните науки. По-дългият "живот" на атомния кислород във вода означава, че методите за дезинфекция и стерилизация чрез плазма са много по-ефективни в дълбочина, отколкото се смяташе досега.

Резултатите ще помогнат за усъвършенстване на технологиите за:

• Пречистване на питейни и отпадни води;

• Стерилизация на медицински инструменти и импланти;

• Обработка на хранителни продукти за удължаване на трайността им;

• Създаване на по-точни климатични модели за взаимодействието между атмосферата и океаните.

"Това ни дава директен поглед към химията, която движи процесите в атмосферата и водните басейни," допълват учените. Новото познание ще позволи по-прецизно изчисляване на т.нар. константа на Хенри, която описва как газовете се разтварят в течности – ключов параметър за разбирането на климатичните промени.