Vatten, trots dess centrala plats i så många processer som är avgörande för livet på jorden, förblir ett kemiskt mysterium i många avseenden. Ett av dessa mysterier är vattnets natur vid den exakta punkten där det kommer i kontakt med luft.

En studie från laboratorierna av Yale kemiprofessor Mark Johnson och University of Washington kemiprofessor Anne McCoy erbjuder en ny nivå av observation och analys.

De ger den första direkta mätningen av variationer i frekvens och komplexitet förknippade med bundna syre- och väteatomer (OH) som sitter på vattenytan - när en av OH-grupperna sticker ut ur den. Forskarna erbjuder också den första mätningen av hur dessa OH-grupper kopplas samman på vattnets ytplan.

"Vårt arbete är verkligen ett grundläggande vetenskapligt bidrag. Dess betydelse ligger i det faktum att elementär mekanik och kemiska egenskaper hos vatten är viktiga inom många områden, och många forskare är involverade i att simulera detta beteende från första principer. Vi tillhandahåller ett kvantitativt riktmärke för att kalibrera sådana simuleringar, sa Johnson, som är Arthur T. Kemp professor i kemi vid Yale.

Johnsons arbete har belyst ett antal av de kemiska egenskaperna hos vatten - ofta med hjälp av instrument designade och byggda på Yale. Bland labbets många upptäckter finns innovativa användningar av elektrosprayjonisering, som utvecklades av den avlidne Yale Nobelpristagaren John Fenn, och sätt att snabbfrysa kemiska processer i vatten för att avslöja de förvrängda arrangemangen av atomer under en reaktion.

Den nya studien visas i onlineupplagan den 18 april av Vetenskap . Den första författaren till studien är Nan Yang och medförfattare är Chinh Duong och Patrick Kelleher – alla från Yale.