Les scientifiques de Skoltech et leurs collègues du Russian Quantum Center ont révélé un rôle important des effets quantiques nucléaires dans la polarisation de l'alcool dans un champ électrique externe. Les résultats de leurs recherches sont publiés dans The Journal de chimie physique .

Liquides moléculaires, tels que l'eau ou les alcools, sont connus pour être polaires. La polarité résulte du mécanisme de séparation des charges, dont la description microscopique soulève encore des questions ouvertes. En réalité, la description de base de la polarisation repose sur un concept centenaire :la polarisation diélectrique est liée au moment dipolaire moléculaire du fait de leur fonction hydroxyle (-OH). Les orientations de ces dipôles expliqueraient la forte polarisabilité des alcools et la constante diélectrique élevée correspondante, mais l'écart entre les constantes diélectriques mesurées et celles déterminées par les calculs montre que d'autres mécanismes non considérés jusqu'à présent peuvent jouer un rôle important, trop. Comme le mécanisme exact de la réponse diélectrique des alcools n'est pas encore clair, de nouvelles idées doivent être proposées et testées.

"Pour régler le problème, nous avons étudié et comparé expérimentalement les réponses diélectriques d'une série d'alcools monohydriques avec différentes longueurs de chaîne moléculaire et avons trouvé des similitudes remarquables qui ne pouvaient pas être expliquées par le mécanisme conventionnel de rotation des dipôles moléculaires, " dit le Dr Ryzhov, un chercheur scientifique de Skoltech en charge de la partie expérimentale de l'étude. "Malgré la sagesse conventionnelle, nous avons trouvé que le mécanisme de base de la polarisation diélectrique dans les alcools était de nature quantique :l'effet tunnel des protons en excès et la formation conséquente de dipôles intermoléculaires avec des trous de protons. Ces dipôles sont ceux qui déterminent la réponse diélectrique du courant continu jusqu'au THz, quelle que soit la géométrie de la molécule, donc orientation, " ajoute le professeur Ouerdane du Skoltech Center for Energy Science and Technology (CEST). "Nos recherches apportent un nouvel éclairage sur les propriétés des diélectriques liquides. L'hypothèse centrale de notre modèle concerne une nouvelle compréhension des phénomènes de polarisation diélectrique dans les liquides polaires au moyen d'effets quantiques nucléaires, " conclut Vasily Artemov, un chercheur scientifique principal chez Skoltech et le principal auteur de l'article.