嵌入水中的RNA和DNA的重要结构特征是成对的正镁离子和带负电的磁翻板液位计。 

   如今，磷酸盐基团的振动已被认为是这些接触对的选择性探针，它们可以在分子动力学的超快时间尺度上绘制结构和相互作用。 

    带电荷的聚合物（RNA和DNA）在蛋白质生物合成中起关键作用，并以双螺旋结构编码遗传信息。RNA和DNA的负电荷被位于分子主链，其含有磷酸离子（PO 2 - ）以及糖基。为了使RNA和DNA的大分子结构保持稳定，须用相反的离子（即正电荷）补偿相应带电的磁翻板液位计之间的强排斥力。在这方面，镁（Mg 2+离子之所以特别重要，是因为它们稳定了结构，介导了对外部结合配偶体的检测，并且还充当了催化中心。另外，通过动态折叠过程的大分子结构变化与整合到周围水壳中的正离子的重排有关。

正离子围绕RNA和DNA以各种几何形状组织：在所谓的位点结合或接触对几何形状中，正离子的位置应使其直接与磁翻板液位计的单个氧原子接触。另一方面，所谓的外部离子气氛包含由至少单层水分子与磷酸根基团隔离的正离子。很难理解各种几何形状的功能作用以及潜在的相互作用。为了在分子水平上获得更详细的了解，需要使用高度灵敏的探针，这些探针有助于区分变化的离子几何结构而不会影响它们，并且还有助于在分子运动的超快时间尺度上绘制其动力学图。 

    Max Born Institute（MBI）的科学家在较近的出版物中证明，磷酸盐基团的振动代表了水环境中离子几何结构的非侵入性和敏感探针。二甲基磷酸酯（DMP，（CH 3 O）2 PO 2 - ）为-a证明模型系统中的RNA和被骨干在液体水中制备了Mg的剩余量DNA 2+离子和在飞秒时间使用非线性振动光谱法分析域（1 fs = 10到-15 s的幂）。实验利用二维红外磁翻板液位计技术，这是研究分子运动变化的固有时间尺度上的结构和离子相互作用的较优良技术。 

    毫克2+与PO直接接触离子2 -基团是由实验通过在磁翻板液位计的***特功能映射。与镁相互作用2+离子会导致不对称的PO 2 -伸缩振动转移到比在没有镁的频率的频率2+离子。这个新颖特征的时间演变和线形表明了嵌入水壳和接触离子对几何形状在数百飞秒的时间尺度上的波动，而接触对本身的传播时间则相对较长（〜10的幂）。 -6 s）。详细的假设分析表明，由于量子机械交换相互作用而产生的静电（库仑）吸引力和排斥力的微妙平衡控制了磷酸盐振动的频率位置。