Ett internationellt team av forskare under ledning av University of Leicester har för första gången observerat hur en enda två-atom-stor molekyl roterar i den kallaste vätska som är känd i naturen.

Teamet består av forskare från institutionen för fysik och astronomi vid University of Leicester, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Grenoble, Frankrike och Institutionen för fysik i Kerbala, Irak.

Molekylernas interaktioner i vätskor bestämmer kemiska reaktioner och biologiska processer.

I vanliga vätskor är interaktionerna mellan molekylerna för starka och överskuggar de subtila egenskaperna hos rotationer.

Genom att välja en mycket speciell vätska som består av heliumatomer minskade forskarna styrkan i de molekylära interaktionerna så att de fick chansen att se enstaka molekyler rotera.

Huvudförfattaren Dr Klaus von Haeften från University of Leicester Department of Physics and Astronomy sa:"För att introducera molekyler i det flytande heliumet var vi tvungna att excitera heliumet med hjälp av en urladdning.

"Detta var nödvändigt eftersom vanliga molekyler skulle frysa när de väl införts i flytande helium. Genom spännande helium i urladdningen bildades små gasbubblor."

Forskarna observerade att genom att applicera tryck skulle molekylerna i dessa bubblor kollidera med den ultrakalla vätskan och börja svalna och sakta ner deras rotationer.

Detta hände med en hastighet av mer än 100 miljarder grader Kelvin (celsius) per sekund. Vid tryck från flera atmosfärer nådde molekylerna den långsammast möjliga rotationshastigheten.

Forskarna tror att de med dessa molekyler kan undersöka flytande helium vid ännu lägre temperaturer.

Vid dessa temperaturer försvinner friktionen, och teamet förväntar sig att kunna mäta med stor precision hur molekyler reagerar på detta "överflödiga" tillstånd.

Dr von Haeften tillade:"Resultaten av dessa studier av flytande helium kommer också att vara viktiga för att förstå vanliga vätskor, där sådana observationer är omöjliga att göra.

"Detta kan utlösa nya tillämpningar av läkemedel för diagnostik och terapi och utveckling av nya material."

Två av de internationella forskare som deltar i projektet har genomfört sina doktorandstudier vid University of Leicester.

Fru Nagham Shiltagh (Irak) undersöker för närvarande hur tekniken som utvecklats i detta projekt kan tillämpas på andra områden och Luis Guillermo Mendoza-Luna (Mexiko) var med och inrättade experimentet och registrerade data och har nu intagit en akademisk position inom Mexiko.