一个国际研究小组首次使用高速电子相机观察液态水的原子运动。
这些观测揭示了氢原子相互作用的量子本质，使科学家们更进一步了解水的奇异和古怪特性，如其异常高的表面张力、巨大的储热能力以及在冰点以上的密度（而不是像其他液体一样，随着温度的降低而变得更加稠密）。
结果是出版在里面自然界.
斯德哥尔摩大学化学物理教授安德斯·尼尔森（Anders Nilsson）说：“尽管人们认为这种所谓的核量子效应是水的许多奇怪性质的核心，但这项实验标志着首次直接观察到这种效应。”。
“问题是，这种量子效应是否可能是描述水反常性质的理论模型中缺失的一环。”
正如你可能还记得的，在高中科学中，水分子是由一个氧原子（O）和两个氢原子（H）组成的。它是不同氢原子之间的相互作用2.O分子——称为“氢键”的分子内作用力——赋予水奇异的性质。一个分子中带正电的氢原子被另一个分子中带负电的氧原子吸引。这张氢键网把几组水分子连在一起。
观察这些氢键是理解水分子如何与其邻域相互作用的关键——但这是一个很难看到的过程，因为氢键很小且短暂。
“很长一段时间以来，研究人员一直试图利用光谱技术来理解氢键网络，”清华大学教授杨杰解释说，他是这项研究的负责人。“这个实验的美妙之处在于，我们第一次能够直接观察到这些分子是如何运动的。”
杨的研究使用高速电子相机捕捉这些难以捉摸的键。
首先，研究小组在显微镜下设置了一个薄的液态水射流（比人头发的宽度细1000倍），并使用红外激光使水分子振动。然后，他们将电子从分子中散射出去，生成分子运动的高分辨率快照。这使他们能够建立一个停止运动的电影分子如何反应的光。
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那么它显示了什么呢？
当一个水分子开始振动时，它的氢原子将相邻分子中的氧原子拉近，然后再次将它们推开，以扩大分子之间的空间。
来自美国能源部SLAC国家加速器实验室的合作者凯利·加夫尼（Kelly Gaffney）解释说，这是一种类似量子波的行为——氢原子的低质量可能会加剧这种行为。
Gaffney说：“这项研究首次直接证明氢键网络对能量脉冲的响应主要取决于氢原子间距的量子力学性质，长期以来，人们一直认为这是水及其氢键网络的独特属性的原因。”。
研究小组得出结论说，这些特性是许多化学和生物过程的关键，因此更好地理解它们可以帮助我们更好地理解地球上生命的起源和生存。