Moleculaire oorsprong van bulkviscositeit in vloeibaar water-Fysische Chemie Chemische fysica (RSC Publishing)

xmlns= “http://www.rsc.org/schema/rscart38de snelle evenwichtsschommelingen van watermoleculen zijn nauw verbonden met de reologische respons; moleculaire bewegingen die de lokale structuur resetten en spanningen die worden gezien als stromings-en volumeveranderingen. In het geval van water-of waterstofbindende vloeistoffen in het algemeen, is de relatie een niet-triviale overweging als gevolg van sterke richtingsinteracties complicerende theoretische modellen en het noodzakelijk duidelijke observatie van de tijdschaal en nautre van de bijbehorende evenwichtbewegingen. Recent werk illustreert een samenloop van tijdschalen voor sub-picoseconde bewegingen met korte afstand en de impliciete tijdschaal voor de afschuifviscositeitsrespons in vloeibaar water. Hier worden neutronen-en lichtverstrooiingsmethoden gebruikt om experimenteel de tijdschaal van bulkviscositeit te illustreren en een beschrijving te geven van de bijbehorende moleculaire ontspanning. Brillouin verstrooiing is gebruikt om de tijdschaal van bulk viscositeit vast te stellen; en het lenen van de Maxwell benadering, de verhouding van de bulk viscositeit, ζ, tot de bulk modulus, K, levert een ontspanningstijd, tB, die in de Orde van grootte van 1-2 ps in het 280 K tot 303 K temperatuurbereik. Het inelastische neutronenverstrooiing wordt vervolgens gebruikt om de bewegingen van water en zwaar water op moleculaire schaal te beschrijven, die zowel coherente als onsamenhangende verstrooiingsgegevens verstrekken. Een rotatie (alternatief beschreven als gelokaliseerde) beweging van waterprotonen op de 1-2 ps tijdschaal is duidelijk in de onsamenhangende verstrooiingsspectra van water, terwijl de coherente spectra van D2O op de lengteschaal van de eerste scherpe diffractiepiek, die de microscopische dichtheidsschommelingen van water beschrijft, de ontspanning van de waterstructuur op een vergelijkbare tijdschaal van 1-2 ps bevestigt. Het samenvallen van deze drie tijdschalen geeft een mechanistische beschrijving van de bulk viskeuze respons, waarbij de lokale structuur reset als gevolg van rotatie/gelokaliseerde bewegingen in de Orde van 1-2 ps, ongeveer drie keer langzamer dan de relaxaties geassocieerd met schuifviscositeit. Op deze manier laten we zien dat de shear viskeuze respons het meest geassocieerd is met veranderingen in de waternetverbinding, terwijl de bulk viskeuze respons geassocieerd is met lokale dichtheidsfluctuaties.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.