doi.org/10.1126/science.ads4369
Credibilidade: 999
#Água
Pela primeira vez, pesquisadores da EPFL conseguiram observar diretamente moléculas de água formando ligações de hidrogênio.
Essas ligações ocorrem quando átomos de hidrogênio e oxigênio de moléculas vizinhas se conectam e compartilham cargas eletrônicas, o que cria um tipo especial de rede tridimensional. Essa estrutura de ligações de hidrogênio dá à água suas propriedades únicas, mas os efeitos quânticos por trás disso eram conhecidos apenas através de simulações teóricas.
Agora, com uma nova técnica chamada espectroscopia vibracional correlacionada (CVS), a equipe liderada por Sylvie Roke, chefe do Laboratório de Biofotônica Fundamental da EPFL, conseguiu medir como as moléculas de água se comportam ao se unirem nessa rede de ligações de hidrogênio.
Uma das grandes vantagens do CVS é que ele permite aos cientistas diferenciar as moléculas que estão interagindo (ligadas por H-bonds) daquelas que estão distribuídas de forma aleatória, sem interações. Outras técnicas de espectroscopia só conseguem medir o comportamento de todas as moléculas ao mesmo tempo, o que torna difícil entender quais estão realmente interagindo.
Roke explica que “métodos de espectroscopia comuns medem a dispersão da luz causada pelas vibrações de todas as moléculas no sistema, então é preciso fazer suposições sobre quais interações moleculares estão realmente acontecendo.” Mas, com o CVS, cada tipo de molécula tem seu próprio espectro vibracional. Assim, os cientistas podem medir diretamente propriedades como o quanto de carga eletrônica é compartilhada e como a força das ligações de hidrogênio é afetada.
Um Novo Ângulo para Enxergar as Ligações
Para conseguir essas medições, os cientistas usaram pulsos ultrarrápidos de laser (duração de um quadrilhão de segundo) em água líquida. Esses pulsos criam pequenas oscilações de carga e deslocamentos atômicos que fazem com que a água emita luz visível. O padrão de dispersão dessa luz dá informações sobre a organização espacial das moléculas, enquanto a cor da luz emitida fornece dados sobre os movimentos atômicos.
Normalmente, o detector de espectroscopia é colocado em um ângulo de 90 graus em relação ao laser. Mas a equipe percebeu que, ao alterar a posição do detector e usar combinações específicas de luz polarizada, era possível criar espectros separados para moléculas interagentes e não-interagentes.
Os pesquisadores também testaram como mudanças no pH da água – tornando-a mais básica ou mais ácida – afetam as redes de ligações de hidrogênio. Quando o pH muda, aumenta a presença de íons hidróxido (mais básico) ou prótons (mais ácido), o que altera a reatividade da água. Com o CVS, a equipe conseguiu medir exatamente a carga extra que os íons hidróxido adicionam às ligações de hidrogênio (8%) e o quanto de carga os prótons retiram delas (4%). Esse nível de precisão nunca tinha sido possível antes em experimentos.
Essa nova técnica, que foi comprovada por cálculos teóricos, pode ser aplicada a muitos outros materiais. “A capacidade de medir diretamente a força das ligações de hidrogênio é um método poderoso para esclarecer detalhes moleculares em qualquer solução, como aquelas contendo eletrólitos, açúcares, aminoácidos, DNA ou proteínas,? diz Roke. Como o CVS não se limita à água, ele promete trazer uma grande quantidade de informações sobre outros líquidos, sistemas e processos.
Publicado em 31/10/2024 22h25
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