水不简单,除三态外还有量子态

水，是我们最熟悉的物质。水有三种变化状态——冰、液态水及气态水蒸汽，也就是科学家所说的三个物态。

近日科学家惊奇地发现，水在特殊情况下，还会有另外的特殊状态——量子态。

据英国《每日邮报》4月25日报导，美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）首次发现，水分子在极端条件下可以呈现出量子隧穿态。

科学家将水分子限制在一种翡翠中常见的绿柱石（ beryl）内。绿柱石含有超小的六边形通道，通道直径只有约5个原子直径大。结果发现，当水分子进入这一狭窄通道时，会产生隧穿效应（tunneling）：水分子中的氢原子和氧原子会发生位置变化，变成和常态下完全不同的组合状态。

该研究负责人、橡树岭国家实验室化学和工程材料分部的亚历山大．科列斯尼科夫（AlexanderKolesnikov）解释：“在低温下，发生隧穿的水分子表现出量子运动，可穿透周围的隔墙。这是在经典力学里无法发生的一种现象。这说明水分子中的氧原子和氢原子发生移位，同时出现在通道内的6个对称位置。”

科列斯尼科夫强调，这一现象仅仅发生在量子世界内，不是我们根据日常生活经验能想像的情况。

 

报导说，研究结果提示科学家需要深入理解水分子在微观状态下的存在方式，如水分子怎样穿过细胞膜、碳的纳米管以及各种矿物质成分。

橡树岭国家实验室的另一研究者劳伦斯．阿布维奇（Lawrence Anovitz）说：“这个发现表示我们对水的行为以及水利用能量的方式有了新的理解。想像一下，也许在你的蓝宝石或翡翠戒指中，水分子正在发生我们实验中所见到的那种量子隧穿现象，这很有趣。”