Wiązania wodorowe doskonale znane są nam z lekcji chemii z liceum. Te, stosunkowo słabe, wiązania, powstają, kiedy atom wodoru zbliży się do atomu o dużej elektroujemności, takim jak na przykład tlen. Wiązanie to jest bardzo popularne w chemii organicznej i pełni ważną rolę w funkcjonowaniu życia. Jednak najpowszechniejszą substancją, w której wiązania wodorowe występują powszechnie, jest woda.

Właśnie woda posłużyła brytyjsko-amerykańsko-polsko-niemieckiemu (cóż za złożoność narodowa) zespołowi jako obiekt do badań nad interesującą naturą wiązań wodorowych. Tym, co szczególnie interesowało badaczy nie był sposób w jaki wiązania powstają, to ma bowiem całkiem dobre uzasadnienie, ale to, w jaki sposób poszczególne wiązania są zrywane. W każdej kropli wody bowiem wciąż zachodzi rekombinacja wiązań wodorowych – wiązania pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami ulegają zerwaniu i na ich miejsce powstają nowe.

Naukowcy badali mikroskopijne krople przechłodzonej wody. W swoim badaniu zaszli tak daleko, że zmierzyli nawet zachowanie zespołu… sześciu cząsteczek. Dzięki pomiarom okazało się, że poszczególne wiązania wodorowe ulegają zerwaniu nawet w sytuacji, kiedy teoretycznie nie dostarczono im do tego odpowiedniej ilości energii. Zachodzi w nich bowiem zjawisko tunelowania kwantowego, które pozwala – raz na jakiś czas – przekroczyć granicę, która wydaje się nieprzekraczalna. Wynika to z faktu, że w najmniejszej skali nigdy nie mamy do czynienia z solidnymi obiektami w konkretnym miejscu, a zawsze tylko z rozkładem prawdopodobieństwa.

Co więcej, okazuje się, że wiązania wodorowe w kropli wody nigdy nie rozpadają się i nie odtwarzają pojedynczo, ale wyłącznie parami. Dzięki temu „pozbawione” wiązań cząsteczki zawsze mogą utworzyć nowe z innym, również pozbawionym wiązania wodorowego, sąsiadem. W jaki sposób cząsteczki synchronizują pomiędzy sobą moment w którym zachodzi zjawisko tunelowania kwantowego i rozpadu wiązań wodorowych, tego jeszcze nie wiemy, jednak niewątpliwie jest to zjawisko warte dalszego zbadania.

[źródło i grafika: sciencealert.com]

Kolejny artykuł znajdziesz poniżej