Vatten är nödvändigt för liv, och dess unika egenskaper beror delvis på hur dess molekyler interagerar med varandra. En av vattnets viktigaste egenskaper är dess förmåga att bilda vätebindningar, som är svaga bindningar som bildas mellan väteatomen i en vattenmolekyl och syreatomen i en annan vattenmolekyl. Dessa vätebindningar tillåter vattenmolekyler att aggregera till kluster, som kan variera i storlek från några få molekyler till tusentals molekyler.

Beteendet hos vattenkluster är viktigt av en mängd olika skäl, inklusive deras roll i atmosfärisk kemi, proteinveckning och läkemedelsdesign. Forskare arbetar med att förstå hur vattenkluster interagerar med olika molekyler och ytor, och hur dessa interaktioner påverkar vattnets egenskaper.

I en nyligen genomförd studie upptäckte forskare från University of California, Berkeley, hur ett kluster av vattenmolekyler anpassar sig till närvaron av en extra proton. När en proton läggs till ett vattenkluster genomgår klustret en rad strukturella förändringar som gör att det kan ta emot den extra laddningen. Dessa förändringar inkluderar bildandet av nya vätebindningar, brytandet av gamla vätebindningar och omarrangemang av vattenmolekylerna i klustret.

Forskarna tror att det adaptiva beteendet hos vattenkluster kan ha viktiga konsekvenser för en mängd olika processer, inklusive atmosfärens kemi och proteiners funktion. Studien ger nya insikter om vattnets beteende på molekylär nivå, och det kan leda till nya sätt att kontrollera vattnets egenskaper för en mängd olika tillämpningar.

Här är en mer detaljerad förklaring av studien:

Forskarna använde en kombination av experimentella och beräkningsmetoder för att studera beteendet hos vattenkluster. De började med att skapa ett kluster av vattenmolekyler i en vakuumkammare. Sedan använde de en laser för att lägga till en proton till klustret.

Forskarna observerade att tillsatsen av protonen fick vattenklustret att genomgå en rad strukturella förändringar. Dessa förändringar inkluderade bildandet av nya vätebindningar, brytandet av gamla vätebindningar och omarrangemang av vattenmolekylerna i klustret.

Forskarna använde också beräkningsmetoder för att simulera beteendet hos vattenklustret. Dessa simuleringar bekräftade att de strukturella förändringarna som observerades i experimenten berodde på tillsatsen av protonen.

Forskarna tror att det adaptiva beteendet hos vattenkluster kan ha viktiga konsekvenser för en mängd olika processer, inklusive atmosfärens kemi och proteiners funktion. Studien ger nya insikter om vattnets beteende på molekylär nivå, och det kan leda till nya sätt att kontrollera vattnets egenskaper för en mängd olika tillämpningar.