電界内の浮遊給水橋と水の構造

フローティングウォーターブリッジ現象は、高電位差（約15 kV）の影響下で形成される純粋な液体水の自立したロープ型の接続です。いくつかの最近の分光、光学、および中性子散乱研究は、橋の起源が液体中の水分子の異方性鎖の形成に関連していることを示唆しています。この作業では、ブリッジ内の電圧、ブリッジの長さ、および位置の関数として、一連の浮遊水橋で高エネルギーX線回折実験が行われています。2次元のX線散乱データは方向依存性を示さず、バルク水分子が電界に沿って有意な優先方向を示さないことを示しています。観察された唯一の構造変化は、加熱によるものであり、これらの効果はバルク水と同じであることがわかりました。これらのX線散乱測定は、10（6）v/mおよび10（9）v/mの電界で実行された分子動力学（MD）シミュレーションによってサポートされています。方向構造因子の計算は、これらのシミュレーションから、eフィールドと平行および垂直に作成されました。10（6）v/mモデルは、構造因子に有意な方向依存性（異方性）を示しませんでした。ただし、10（9）v/mモデルには、Eフィールドによって整列された分子が含まれており、重要な構造異方性がありました。

The floating water bridge phenomenon is a freestanding rope-shaped connection of pure liquid water, formed under the influence of a high potential difference (approximately 15 kV). Several recent spectroscopic, optical, and neutron scattering studies have suggested that the origin of the bridge is associated with the formation of anisotropic chains of water molecules in the liquid. In this work, high energy X-ray diffraction experiments have been performed on a series of floating water bridges as a function of applied voltage, bridge length, and position within the bridge. The two-dimensional X-ray scattering data showed no direction-dependence, indicating that the bulk water molecules do not exhibit any significant preferred orientation along the electric field. The only structural changes observed were those due to heating, and these effects were found to be the same as for bulk water. These X-ray scattering measurements are supported by molecular dynamics (MD) simulations which were performed under electric fields of 10(6) V/m and 10(9) V/m. Directional structure factor calculations were made from these simulations parallel and perpendicular to the E-field. The 10(6) V/m model showed no significant directional-dependence (anisotropy) in the structure factors. The 10(9) V/m model however, contained molecules aligned by the E-field, and had significant structural anisotropy.