量子隧穿

量子隧穿是水分子在極端限制條件下的新行為，有助於科學家更好地描述高限制環境下的水的熱力學屬性和行為。

概念簡介

美國能源部下屬的橡樹嶺國家實驗室（ORNL）官網訊息，該實驗室科學家通過中子散射和計算機模擬，揭示了水分子在極端限制條件下的新行為——量子隧穿。

科學家發現了局限於綠寶石中直徑只有5埃（1埃等於百億分之一米）的超小六角形寬溝道內水分子的新的隧穿狀態。

局限範圍

該研究領導者、ORNL化學和工程材料分部的亞歷山大·科列斯尼科夫說：“在低溫下，正在隧穿的水通過隔開的潛在牆，展示出量子運動。這意味著，水分子中的氧原子和氫原子已‘不受位置限制’，因此能同時出現在溝道內所有6個對稱的位置，這一現象僅僅發生在量子世界內。”

現實意義

研究合作者勞倫斯·阿布維奇指出，水存在量子隧穿狀態這一結論或許有助於科學家更好地描述高限制環境下的水的熱力學屬性和行為，比如水在分子膜溝道、在碳納米管內、沿著晶粒邊界以及多種地理環境內的礦物質界面的擴散和輸送行為等，會引發材料、生物、地理和計算機領域的科學家們的廣泛討論，他們或許希望能釐清這一現象背後的機制，並將其套用於有關材料中。