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嵌入水中的RNA和DNA的重要結構特征是成對的正鎂離子和帶負電的磁翻板液位計。
如今，磷酸鹽基團的振動已被認為是這些接觸對的選擇性探針，它們可以在分子動力學的超快時間尺度上繪制結構和相互作用。
帶電荷的聚合物（RNA和DNA）在蛋白質生物合成中起關鍵作用，并以雙螺旋結構編碼遺傳信息。RNA和DNA的負電荷被位于分子主鏈，其含有磷酸離子（PO 2 - ）以及糖基。為了使RNA和DNA的大分子結構保持穩(wěn)定，須用相反的離子（即正電荷）補償相應帶電的磁翻板液位計之間的強排斥力。在這方面，鎂（Mg 2+離子之所以特別重要，是因為它們穩(wěn)定了結構，介導了對外部結合配偶體的檢測，并且還充當了催化中心。另外，通過動態(tài)折疊過程的大分子結構變化與整合到周圍水殼中的正離子的重排有關。
正離子圍繞RNA和DNA以各種幾何形狀組織：在所謂的位點結合或接觸對幾何形狀中，正離子的位置應使其直接與磁翻板液位計的單個氧原子接觸。另一方面，所謂的外部離子氣氛包含由至少單層水分子與磷酸根基團隔離的正離子。很難理解各種幾何形狀的功能作用以及潛在的相互作用。為了在分子水平上獲得更詳細的了解，需要使用高度靈敏的探針，這些探針有助于區(qū)分變化的離子幾何結構而不會影響它們，并且還有助于在分子運動的超快時間尺度上繪制其動力學圖。
Max Born Institute（MBI）的科學家在較近的出版物中證明，磷酸鹽基團的振動代表了水環(huán)境中離子幾何結構的非侵入性和敏感探針。二甲基磷酸酯（DMP，（CH 3 O）2 PO 2 - ）為-a證明模型系統(tǒng)中的RNA和被骨干在液體水中制備了Mg的剩余量DNA 2+離子和在飛秒時間使用非線性振動光譜法分析域（1 fs = 10到-15 s的冪）。實驗利用二維紅外磁翻板液位計技術，這是研究分子運動變化的固有時間尺度上的結構和離子相互作用的較優(yōu)良技術。
毫克2+與PO直接接觸離子2 -基團是由實驗通過在磁翻板液位計的***特功能映射。與鎂相互作用2+離子會導致不對稱的PO 2 -伸縮振動轉移到比在沒有鎂的頻率的頻率2+離子。這個新穎特征的時間演變和線形表明了嵌入水殼和接觸離子對幾何形狀在數(shù)百飛秒的時間尺度上的波動，而接觸對本身的傳播時間則相對較長（?10的冪）。 -6 s）。詳細的假設分析表明，由于量子機械交換相互作用而產(chǎn)生的靜電（庫侖）吸引力和排斥力的微妙平衡控制了磷酸鹽振動的頻率位置。