Forskere fra Universitetet i Basel i Sveits har funnet en avvikende egenskap i vann, noe som kommer til uttrykk i at noen av molekylene (para-isomerer) inngår i en kjemisk reaksjon bedre enn andre (orto-isomerer). Forskernes artikkel ble publisert i tidsskriftet Nature Communications. Dette rapporteres av Science Alert.
Vannmolekylet eksisterer i to former - orto- (o-) og paravann (p-vann), som skiller seg fra hverandre med verdien av den totale kjernefysiske spinn, som er sammensatt av spinnene til hydrogenkjernene som utgjør molekylet. For o-vann er det lik en, og for p-vann - null. Spinn kan ikke endres i isolerte molekyler, det er også bevart i kollisjoner med andre molekyler og til og med i kjemiske reaksjoner. Forskjeller i spinn påvirker rotasjonssymmetri, så p-vannmolekylet vil være symmetrisk, og o-vann - antisymmetrisk (det kreves en full revolusjon for å gå tilbake til sin opprinnelige tilstand). Til nå var det imidlertid ikke kjent om spinn kan bestemme de forskjellige kjemiske egenskapene til o- og p-vann.
Forskerne skapte en støvete plasmakrystall i en ionefelle fra kalsium og diazeniliumioner (N2H +) og sporet hvordan forskjellige former for vann reagerer med den. Siden para-isomerene er mer avbøyet i det elektrostatiske feltet på grunn av deres betydelige dipolmoment, tillot dette forskere å skille de to vannformene fra hverandre. Da ble krystallen bombardert med vannmolekyler, og av mengden av gjenværende diazeliniumioner bestemte forskerne hvilken isomer som reagerte best med krystallen.
Det viste seg at rotasjonssymmetrien til parvannsmolekylene gjorde dem 23 prosent mer reaktive enn orto-vann. Dermed ble det vist for første gang at den kjemiske reaksjonen av polyatomiske molekyler med ioner avhenger av rotasjonssymmetri.
