A vízmolekulákról ismert, hogy két különböző izomer (vagy típus) formájában léteznek és ez a különbözőség atomi szinten enyhén eltérő tulajdonságaikon alapszik. Azzal, hogy elkülönítették a két izomert, a kutatók képesek voltak annak megmutatására, milyen különbözően viselkednek kémiai reakciók hatására.

A vízmolekulák alapvetően egyetlen oxigénatomból állnak, amely két hidrogénatomhoz kapcsolódik. Ugyanakkor tovább oszthatók a hidrogénatom magjának egyik tulajdonsága, a spin alapján, amely a részecskék saját, belső impulzusmomentuma, vagyis perdülete. Bár ez nem azt jelenti, hogy valóban pörögnének a részecskék, a hidrogénatommagnak ez a jellemzője befolyásolja a vízmolekulák rotációját is.

​Ha a víz két hirdogénatomjának nukleáris spinje ugyanabba az irányba orientálódik, ortovízről, ha különböző irányba rendeződnek, paravízről van szó - fejtik ki a kutatók. Ha az izomerek nagyon hasonlóak, igazi kihívás a különválasztásuk. Stefan Willitsch kutatónak és kollégáinak azonban elektromos mezők használatával sikerült ez a művelet. Sikerült megvizsgálniuk, hogyan lépnek kölcsönhatásba a víz különböző formái más reagensekkel.

A vizsgálathoz a kutatók ultrahideg diazenílium-iont, a hidrogén egy formáját használták. Arra jutottak, hogy a paravíz 25 százalékkal gyorsabban lépett reakcióba a diazeníliummal, mint az ortovíz. Mivel a H2O molekulák rotációját befolyásolja a nukleáris spin, ebben a kémiai reakcióban különbözőképpen ható erők lépnek fel a partnerek között. A kutatók ezt a megfigyelésüket számítógépes modellekkel is alátámasztották.

Willitsch szerint a kutatás segíthet más kémiai reakciók feletti irányítás kifejlesztésében. "Minél jobban irányítható egy kémiai reakcióban lévő molekula állapota, annál jobban lehet vizsgálni és megérteni az egy reakció alapjául szolgáló mechanizmusokat és dinamikát" - mondta a tudós.

A svájci kutatók eredményeiket a Nature Communications című szaklapban mutatták be.