A água líquida sustenta a vida na terra, mas suas propriedades físicas permanecem misteriosas entre os pesquisadores científicos. Recentemente, uma equipe de pesquisadores suíços usou técnicas de espectroscopia THz existentes para medir a ligação de hidrogênio da água líquida. Esforços futuros com essa técnica podem um dia ajudar a explicar as propriedades peculiares da água. A equipe relata suas descobertas em The Journal of Chemical Physics .

"O que torna este artigo especial é o aspecto da espectroscopia THz de um líquido. Na faixa THz, fazemos espectroscopia explicitamente dos graus de liberdade intermoleculares do sistema em estudo, para contrastá-lo com graus de liberdade intramoleculares, "disse Peter Hamm, um autor no papel. "Com espectroscopia THz, podemos olhar muito diretamente para a ligação de hidrogênio entre várias moléculas de água. "

Os pesquisadores usam a espectroscopia para medir a interação da matéria com a luz e inferir a composição física de algo. Neste experimento, os pesquisadores estimularam uma molécula de corante dissolvida em água com um pulso de laser visível ultracurto, mudando sua distribuição de carga. Então, um pulso THz mediu a resposta das moléculas de água circundantes em função do tempo após o processo de excitação.

Espectroscopia THz, que é uma frequência relativamente baixa, permite aos pesquisadores examinar as forças que existem entre as moléculas de água. Observar essas forças intermoleculares pode ajudar os pesquisadores a entender as anomalias da água, porque as ligações de hidrogênio nas moléculas de água líquida constituem muitas das propriedades inesperadas da água, como sua densidade máxima incomum em 4 graus Celsius.

"A resposta que encontramos na faixa de frequência THz foi surpreendentemente lenta. A água é normalmente considerada um solvente muito rápido com uma resposta na faixa de subpicosegundos, mas encontramos uma escala de tempo em torno de 10 picossegundos no THz, "Hamm disse. Eles atribuíram a escala de tempo lenta à natureza coletiva da resposta da água que foi sondada usando espectroscopia THz.

Hamm esclareceu que os pesquisadores têm usado a espectroscopia THz por mais de 20 anos e alertou para o otimismo sobre os resultados. "O resultado muitas vezes tem sido um pouco decepcionante porque os espectros THz de líquidos como a água são extremamente amplos e turvos, e é muito difícil extrair informações disso, "disse ele. Técnicas resolvidas pelo tempo, como neste estudo, pode superar essa limitação.

Próximo, os pesquisadores planejam usar seu método para observar a estrutura e a dinâmica da água quando ainda está líquida, mas abaixo do ponto de congelamento. Hamm explicou, "As propriedades especiais da água tornam-se significativamente mais pronunciadas quando se chega a temperaturas abaixo do ponto de congelamento."