Nova pesquisa revela impacto das ondas terahertz na dinâmica de moléculas de água nanoconfinadas

Nanogaps de loop retangular preenchidos com água. Crédito:Avanços da Ciência (2024). DOI:10.1126/sciadv.adm7315

Numa nova descoberta, os investigadores revelaram novos insights sobre o comportamento das moléculas de água confinadas em nanoestruturas. O estudo deles, publicado em Science Advances em 24 de abril, investiga como as ondas terahertz (THz) influenciam a dinâmica das moléculas de água confinadas em espaços bidimensionais (2D) dentro de nanorressonadores.

A equipe multidisciplinar - liderada pelo Professor Hyeong-Ryeol Park e incluindo o Professor Jeeyoon Jeong (UNIST), Professor Dai-Sik Kim (UNIST), Professor Noejung Park (UNIST), Professor Joonwoo Jeong (UNIST), Professor Kyungwan Kim (Chungbuk National University e o professor Yun Daniel Park (Universidade Nacional de Seul) - usaram uma técnica inovadora para investigar a dinâmica das moléculas de água em nível nanoescala.

Ao utilizar nanogaps de loop metálico para melhorar as interações luz-matéria, a equipe conduziu uma análise abrangente de água nanoconfinada em diferentes larguras de lacuna, variando de 2 a 20 nanômetros (nm). Suas descobertas experimentais lançam luz sobre a interação entre os efeitos interfaciais e os efeitos de confinamento nos índices de refração complexos da água nanoconfinada, mostrando a supressão de modos vibracionais de baixa energia, mesmo em larguras de lacunas maiores.

O autor principal, Hyosim Yang, da UNIST, destacou a importância do estudo, enfatizando a exploração da dinâmica das moléculas de água em lacunas estreitas em altas frequências THz, descobrindo novos fenômenos que eram anteriormente inexplorados.

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Transmissões em THz de nanogaps vazios e cheios de água com diferentes larguras de gap. Crédito:Avanços da Ciência (2024). DOI:10.1126/sciadv.adm7315
Estimativa quantitativa do índice de refração complexo, ~=+, de água que preenche lacunas dentro de uma faixa de largura de lacuna de 2 a 20 nm. Crédito:Avanços da Ciência (2024). DOI:10.1126/sciadv.adm7315

A utilização da tecnologia de litografia de camada atômica pela equipe permitiu a fabricação de nanorressonadores com precisão sem precedentes, permitindo maior sensibilidade na medição do movimento molecular.

Suas descobertas não apenas confirmaram a supressão da dinâmica coletiva de picossegundos das moléculas de água por efeitos interfaciais em lacunas sub-2 nanômetros, mas também revelaram insights intrigantes sobre a redução do movimento de agrupamento em larguras de lacunas maiores.

O coautor Gangseon Ji, da UNIST, destacou as implicações da pesquisa, afirmando:"Este estudo revela os efeitos duplos dos mecanismos interfaciais e de confinamento na dinâmica da água em espaços nanoconfinados, oferecendo novas perspectivas sobre comportamentos semelhantes aos sólidos exibidos por moléculas de água confinadas."

O professor Park enfatizou as implicações mais amplas do estudo, observando suas aplicações potenciais na investigação de fases superiônicas de moléculas de água 2D e no estudo da dinâmica molecular em solventes, como DNA e RNA.

Mais informações: Hyosim Yang et al, Dinâmica terahertz suprimida da água confinada em lacunas nanométricas, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adm7315
Informações do diário: Avanços da ciência

Fornecido pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan

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