عضو هیات علمی دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف با همکاری گروه تحقیقاتی بین المللی موفق به چاپ مقاله‌ای با عنوان «ضریب دی الکتریک غیر معمول برای آب محدود شده» در مجله معتبر «ساینس» شد.

به گزارش دیده بان علم ایران، دکتر علی اسفندیار، استادیار دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف با همکاری گروهی از پژوهشگران بین‌المللی از دانشگاه‌های مختلف دنیا از کشورهای انگلستان، اسپانیا و ژاپن موفق شدند نتایج آزمایشات جدید خود از اندازه‌گیری ضریب دی الکتریک آب را در قالب مقاله‌ای با عنوان Anomalously low dielectric constant of confined water در مجله Science به چاپ برسانند.

ضریب دی الکتریک یا گذردهی الکتریکی مواد معیاری از میزان درجه آزادی دوقطبی‌های الکتریکی یک ماده در پاسخ به میدان الکتریکی است.

با قرار دادن یک ماده بین صفحات خازن، می‌توان به سادگی ضریب دی الکتریک مواد برای مثال آب را بدست آورد که برای آب در حالت معمولی حدود ۸۰ اندازه گیری شده است اما مولکول‌های آب در فصل مشترک الکترولیت‌های آبی با الکترودها در خازن‌ها، راکتورها و باتری‌ها در صنعت از یک طرف و همچنین درون کانال‌ها و غشاهای سلولی از طرف دیگر از لحاظ میزان درجه آزادی دوقطبی با مولکول‌های آب معمولی تفاوت دارند. این تفاوت سازوکار بسیاری از واکنش‌ها و برهمکنش‌های مولکولی را تعیین می‌کند.

بیش از نیم قرن، مدل‌های نظری و محاسباتی تفاوت این دو حالت را پیش‌بینی کرده بودند، اما اندازه‌گیری تجربی دقیق و مستقیمی از این مقدار متفاوت گزارش نشده بود.

پژوهشگران این مقاله با قرار دادن لایه‌های آب بین کانال‌هایی به ارتفاع کمتر از دو نانومتر تا کانال‌های چند صد نانومتر و با استفاده از میکروسکوپ نیروی الکترواستاتیکی توانستند به صورت سیستماتیک ضریب دی الکتریک آب را در حالت محدود شده تا کمتر از ۳ اندازه‌گیری کنند.

برهمکنش قوی مولکول‌های آب با سطح کانال در فصل مشترک باعث جهت‌گیری متفاوت و مقید آنها شده و این امر موجب می‌شود که در توافق با پیش‌بینی‌های انجام شده، مولکول‌های آب به میدان الکتریکی پاسخ ضعیف‌تری نشان بدهند.

این یافته ضمن ارائه رهیافت جدیدی برای اندازه‌گیری ضریب دی الکتریک مواد می‌تواند جزییات ناشناخته بیشتری از برهمکنش‌های مولکولی در فصل مشترک مواد آشکار کند.

مجله ساینس با قدمت بیش از صد سال از معتبرترین مجلات علمی دنیاست که تعداد مقالات چاپ شده در آن، معیار مهمی در رتبه‌بندی دانشگاه‌های جهان است و دارای ضریب تاثیر ۳۴ است.