Trennung von para‐und ortho‐Wasser

Abstract

Wasser existiert in Form zweier Kernspinisomere, para und ortho, definiert durch den Gesamtspin der zwei Wasserstoffatomkerne. In isolierten Wassermolekülen ist die Umwandlung zwischen den beiden Isomeren quantenmechanisch verboten, und sie kçnnen als zwei verschiedene Molekülspezies betrachtet werden. Ihre Trennung ist nicht trivial, und reine Proben von para-Wasser sind bisher nicht erzeugt worden. Daher sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften, Umwandlungsmechanismen und Wechselwirkungen der beiden Isomere kaum bekannt. Hier demonstrieren wir die Isolierung beider Spinisomere in reinen Molekülstrahlen von para-und ortho-Wasser im jeweiligen absoluten Grundzustand. Die Moleküle in einzelnen Quantenzuständen sind ideale Proben für Studien zu Umwandlungsmechanismen der Isomere, für Präzisionsspektroskopie, zur Untersuchung fundamentaler physikalischer Symmetriebrechung sowie für kernspinbasierte Anwendungen, z. B. Laborexperimente zur Astrophysik und -chemie oder hochempfindliche NMR-Experimente.

Electrochemical characterisation of ionic dynamics resulting from spin conversion of water isomers

“…According to [25], H 2 CO 3 and HCO 3 have an approximately linear evolution in time, CO 3 2is varying quadratically (this work expressed six time scales for each of ionic species).…”

“…However, the equilibrium equations ( 1)-( 3) can increase or decrease impedance as forwards/reverse reactions. Increasing of temperature will decrease the impedance (−∆Im : +∆t) by ( 4), and, at the same time, will increase the impedance (+∆Im : Rev) by reverse (1)- (3). Due to a switching character of forwards/reverse (1)-(3) and temperature variations, we can expect sharp changes between up and down trends of impedance dynamics.…”

“…Para-and ortho-isomers [1] of water have different physical and chemical properties: chemical reactivity [2], behaviour in electric field [3], magnetic moment [4], viscosity and surface tension [5] and several other properties. Research on spin isomers enables exploring ice-like structures in liquid water [6], previously unclear effects of treatments in magnetic fields [7] and hydrodynamic cavitation [8].…”

Räumliche Trennung der Konformere eines Dipeptids

“…[11][12][13] Allgemein gefasst:S peziesund Konformer-reine Proben von Peptiden in der Gasphase würden die Türfürneuartige nicht-Spezies-spezifische experimentelle Te chniken çffnen, wie Beugungsexperimente mit atomarer Auflçsung mit Rçntgenstrahlung [14][15][16][17][18] oder Elektronen, [19,20] Attosekunden-Elektronendynamik-Experimente [21] oder kinetische Studien der chemischen Reaktivität einzelner Konformere. [30][31][32] Des Weiteren ist der Stark-Effekt abhängig vom Rotationszustand, [27,33] und so erlaubt die Ablenkung die Erzeugung von noch kälteren (T rot < 100 mK) Molekülensembles.D ies kann die Ausrichtung und Orientierung der Moleküle mithilfe von Lasern signifikant verbessern [34] und deshalb Ensemble-gemittelte Abbildungen von isolierten Molekülen ermçglichen. Laserdesorption (LD) wurde bereits als Te chnik zur Verdampfung von thermisch labilen Molekülen demonstriert.…”

“…Der so genannte Stark-Effekt ist abhängig vom spezifischen effektiven Dipolmoment der Quantenzustände,u nd diese Te chnik wurde bereits genutzt, um die Konformere kleinerer aromatischer Moleküle räumlich zu trennen [28,29] und ermçglicht die Produktion von reinen Quantenzuständen kleiner Moleküle. [30][31][32] Des Weiteren ist der Stark-Effekt abhängig vom Rotationszustand, [27,33] und so erlaubt die Ablenkung die Erzeugung von noch kälteren (T rot < 100 mK) Molekülensembles.D ies kann die Ausrichtung und Orientierung der Moleküle mithilfe von Lasern signifikant verbessern [34] und deshalb Ensemble-gemittelte Abbildungen von isolierten Molekülen ermçglichen. [17,35,36] Hier demonstrieren wir die erstmalige Kombination von Laser-desorbierten Biomolekülen mit elekrostatischer Ablenkung und zeigen die räumliche Tr ennung der beiden Hauptkonformere des Dipeptids Ac-Phe-Cys-NH 2 (Abbildung 1a).…”