CC BY
13Магнитные и немагнитные изомеры Н2О в воде и водных растворах: нелинейно-оптическая спектроскопия и МРТ
С.М. Першин1, А.Ф. Бункин1, Н.В. Анисимов2, Ю.А. Пирогов2,
1Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, 119991 Москва, Россия МГУ, Физический факультет. 119991, Москва, Ленгоры E-mail: pershin@kapella. gpi.ru
Впервые, насколько нам известно, мы, с помощью спектроскопии четырехволнового смешения, обнаружили вращения мономеров Н2О в воде как в газе без смещения частоты вращательных резонансов орто- (с магнитным моментом) и пара- (не магнит) спиновых изомеров Н2О [1]. На Рис.1 показаны линии орто- и пара-Н2О воды (круги) и водного раствора белка (квадраты) а-химотрипсин (С=10 мг/мл). Отметим отсутствие линии пара-изомеров Н2О в растворе белка 79.8 см-1, которые, по-нашему мнению, были вовлечены в формирование льдоподобных каркасов гидратных оболочек белка. Открытие [1] магнитных орто-изомеров Н2О в объёме воды позволяет нам обосновать взаимодействие воды с постоянным магнитным полем [2] с очень большим временем релаксации (150 минут) при наличии теплового движения (~300 K) после выключения магнитного поля (3-6 Тл). При этом нам удалось измерить [3] орто/пара отношение в воде (о\п=1:1, как при температуре 30 K), которое указывает, что вода является сильно неравновесной (по спиновой температуре) жидкостью, поскольку при комнатной температуре в воздухе равновесное о\п=3:1. Отсюда можно заключить, что в магнитном поле [2] происходит обогащение воды недостающими (1:1) магнитными орто-изомерами, возможно до равновесного 3:1. Затем, за 150 минут. это обогащение утрачивается за счёт столкновительной спин-конверсии, индуцируемой молекулой О2 растворённого триплетного кислорода как катализатора с «огромным» магнитным моментом двух электронов. Отметим, что нагрев воды до 60 0С увеличивает о/п=2 в два раза, как было нами измерено [3], что указывает на тенденцию повышения о/п отношения до равновесного 3:1 при кипении. Здесь следует упомянуть работу [4], в которой обнаружена осцилляция отношения о/п спиновых изомеров Н2О над поверхностью воды при испарение. Более того, мы измерили обогащение воды орто-изомерами Н2О на 15-17 % при кавитации [5], из раствора белка в которой растёт кристалл лизоцима новой морфологии. Заметим, что в этой воде кристалл почечного камня оксалата кальция растворяется, тогда как в дистиллированной воде - нет.
Вариации магнитного изомера Н2О в воде обеспечивают вариации контраста изображения МРТ органов и, тем самым, допускают прямые измерения о/п отношения. Мы провели МРТ диагностику изображения воды разных источников, а также после кавитационной обработки [5] и получили 12-15 % увеличение протонной плотности только в этой воде [6]. Этот результат коррелирует с таким же о/п отношением, измеренном нами ранее нелинейно-оптическим методом 4-х волнового смешения [5].
protein solution
pure water
~90 ~
Рис.1.Спектр водного раствора.
Рис.2. Кристалл лизоцима в Д- и К-воде
Рис.3. МРТ К-воды (слева)
[1] A.F. Bunkin, S.M.Pershin, and A.A.Nurmatov, Four-Photon Spectroscopy of ortho/para spin-isomer H2O molecules in sub-millimeter range, Laser Physics Lett., 3(6), 275-277, (2006)
[2] I. Otsuka and S. Ozeki, Does Magnetic Treatment of Water Change Its Properties?, Phys. Chemistry B, 110, 1509-1512 (2006).
[3] S. M. Pershin, A.F.Bunkin, Observation of temperature evolution of relative concentration ortho/para spin-isomers H2O by four-photon spectroscopy, Laser Physics, 19(7), 1410-1414 (2009).
[4] D.Morre et al., Equilibrium dynamics of ortho/para hydrogen spin isomers of water, Inorganic Biochemistry, 102(2), 260 (2008)
[5] А.Ф.Бункин, С.М.Першин, Л.Н.Рашкович, «Изменение формы спектра комбинационного рассеяния валентных ОН-колебаний молекул воды в ультразвуковом кавитационном поле» Опт. и спектр., 2004, т.96, №4, 568-571
[6] S. M. Pershin, A.F. Bunkin, N.V. Anisimov, Yu.A. Pirogov, Water Enrichment by H2O ortho-Isomer: Four-Photon and NMR Spectroscopy, Laser Physics, 19(3), 410-413, 2009.
0,15
0,10
x8
0,05
75
80
85
