تحليل طيفي لعناقيد ماء بأحجام محددة بدقة في نطاق الأتوثانية

تلعب ديناميكيات الإلكترونات في الماء دورًا جوهريًا في طيف واسع من الظواهر، لكن العلماء يواجهون الكثير من التحديات النظرية والتقنية لدى دراستها آنيًا. وفي هذا البحث المنشور، يورد الفريق البحثي نتائج تحليل طيفي لعناقيد ماء بأحجام محددة بدقة على مدى نطاقات زمنية تبلغ عدة أتو ثوان، لتكوين تصور عن الديناميكيات الإلكترونية للماء على المستوى الجزيئي. ويقيس الفريق البحثي مدى تأثير إضافة جزيئاتٍ مفردة من الماء على تأخُّر التأين الضوئي لعناقيد الماء. وقد رصد استمرار تزايُد هذا التأخر مع إضافة جزيئات الماء إلى العناقيد حتى احتوائها على أربعة أو خمسة جزيئات. ولم يَرصد سوى تغيرٍ طفيف في هذا التأخر مع الاتجاه إلى تشكيل عناقيد ماء أكبر حجمًا. وأوضح الفريق البحثي أن هذا التأخر يتناسب مع اتساع فضاء الثغرة الناشئة بين إلكترونات الماء نتيجة للفوضى البنيوية التي تنشأ في عناقيد الماء الكبيرة، وكميات الماء الكبيرة في حالته السائلة. إذ تزداد هذه الثغرة في البداية مع زيادة حجم عنقود الماء، ثم تستقر نوعًا ما في موضع محدد. وتُشير هذه النتائج إلى خاصية كانت مجهولة في السابق، تتمثل في تأثر تأخر التأين الضوئي بعدم تمركز الفضاء بين الإلكترونات، وتدل على وجود ارتباطٍ مباشر بين البنية الإلكترونية وديناميكيات التأين الضوئي في النطاقات الزمنية التي تبلغ عدة أتو ثوان. وتتيح هذه النتائج البحثية منظورًا جديدًا لدراسة آليات اختلاف تمركز الفضاء بين إلكترونات الماء، وديناميكيات هذه الظاهرة في النطاقات الزمنية التي تبلغ عدة أتو ثوان.