Фізики з Токійського університету вперше експериментально визначили просторову структуру молекули триоксиду водню (HOOO). Розроблена ними методика може застосовуватися і до інших схожих молекул.
Всім відомо, що основа органічного життя - складні вуглецеві молекули-ланцюжки. Виявляється, ланцюгові молекули можуть утворювати і інші елементи, навіть такі активні, як кисень. Наприклад, молекула озону (О3) – це найпростіший кисневий ланцюжок: трикутник з однією розірваною стороною.
У 1999 році було відкрито речовину триоксид водню (HOOO), яка має відігравати важливу роль у динаміці озону в атмосфері. Радикал HOOO виявився неміцною сполукою, що ускладнювало його вивчення в лабораторіїі досі його детальна просторова структура залишалася невідомою. Різноманітні теоретичні розрахунки також не змогли дати відповідь на питання, яка саме форма молекули найбільш стійка.
У статті, що з'явилася у випуску журналу Science, були розставлені всі крапки над і. Автори повідомляють про результати вивчення обертальних рівнів енергії цієї молекули, що дозволило їм точно визначити всі геометричні параметри (довжини O-O і H-O зв'язків та кути між ними) цієї молекули.
Щоб зрозуміти метод, використаний авторами роботи, згадайте приклад, з яким Ви напевно стикалися в житті. Візьмемо довгу палицю за середину і спробуємо одними тільки пальцями надати їй помітну швидкість обертання. Зусилля, яке для цього буде потрібне, досить велике. Якщо ж ми візьмемо замість палиці будь-яке компактне тіло тієї ж маси (наприклад, свинцеву кульку), то закрутити його до цієї швидкості обертання буде помітно легше. Таким чином, енергія обертання залежить не тільки від маси тіла, але і від її розмірів і форми. Це твердження працює і в світі атомів та молекул. Саме тому, вивчаючи енергію різного типу обертання, можна зробити висновок про форму та розміри тіла.
Здійснивши цей аналіз, учені переконалися, що додавання атома водню до озону приводить до продовження ланцюжка. Середній зв'язок при цьому - найдовший, так що молекулу можна уявити як слабко зв'язаний стан HO і O2. Теоретичний аналіз показав, що молекула являє собою плоский транс-ізомер (тобто Має Z-подібну форму), а присутності цис-ізомерів (з П-подібною формою) виявлено не було. Подальше вивчення цієї молекули має суттєво прояснити процес кругообігу озону у верхніх шарах атмосфери.
У тій же роботі наведені дані і про молекулу DOOO, в якій водень був заміщений своїм важким побратимом дейтерієм. Автори роботи відзначають, що їхня методика може застосовуватися і до інших схожих сполук - галоген-O3, HO4 і т. д.
