Он основан на предположении, что это не то, что отдельный конкретный протон движется от одной молекулы к другой; вместо этого происходит разрыв связей. Один протон стыкуется с молекулой, и это заставляет другой протон покидать эту молекулу и связываться с другой молекулой где-то еще.
Этот механизм обмена протонами сравнивают с «линией ведра», чтобы объяснить быструю диффузию отдельных протонов. Однако эта концепция упрощает ситуацию и опровергает сложность структуры воды.
Исследователи из Цюриха и Майнца теперь смогли более подробно проанализировать механизм, используя теоретические расчеты, и показали, что принятая в настоящее время картина диффузии протонов может нуждаться в пересмотре.
«Моделирование показывает, что переход от одной молекулы воды к другой происходит быстрее, чем предполагалось ранее, а затем наступает период отдыха до следующего перехода», — сказал профессор Томас Д. Kuhne из Института физической химии Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU), описывающий результаты.
Они были опубликованы в Интернете 18 июля 2013 г. в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Мы показываем, что диффузия протонов и гидроксид-ионов происходит в периоды интенсивной активности, включающей согласованные прыжки протонов, за которыми следуют периоды покоя», — написал основной автор Али А. Хассанали из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе в публикации. В модели диффузии протонов, которую сейчас разработали исследователи, сеть водородных мостиков эквивалентна агрегации замкнутых колец. Получающиеся протонные цепи служат «дорогой» в сети водородных мостиков, которая делает возможными длинные прыжки протонов через множественные образования водородных мостиковых связей. «Молекулы воды« танцуют »друг вокруг друга, пока не достигнут энергетически благоприятного состояния. Только тогда протон перескочит по «дороге» к другой молекуле », — пояснил Кун.
В результате происходит временное образование протонированных молекул воды с тремя протонами.
Помимо важности переноса протона в водных системах, результаты также могут быть применимы к важным биологическим системам, таким как ферменты и макромолекулы.