Учені виявили дивний стан води: може бути твердою і рідкою одночасно
Незважаючи на те, що вода є найвідомішою речовиною у світі, вона все ще зберігає багато таємниць. Коли вода перебуває в обмеженому просторі, вона поводиться зовсім інакше, ніж у великих обсягах.
Учені вперше безпосередньо спостерігали новий стан води, відомий як передтанення. У цьому стані вода може бути одночасно твердою, тобто у вигляді льоду, і рідкою. Дослідження опубліковано в Journal of the American Chemical Society, пише ScienceAlert.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Вода може бути більш дивною, ніж здається. Вчені показали, що в обмеженому просторі молекули води можуть поводитися одночасно як тверда і рідка речовина. Відмінності між рідкою водою і льодом, які ми спостерігаємо в макромасштабі, починаються на мікрорівні. У льоду молекули замкнуті в жорсткі структури, тоді як у рідкій воді вони фактично вільно ширяють, постійно утворюючи й розриваючи зв'язки.
У стані передтання молекули ніби мають обидві властивості. Вони перебувають у фіксованому положенні, як лід, але обертаються швидко, як у рідині. Цей стан раніше вчені не могли вивчити безпосередньо.
За словами вчених, стан предтаяния включає танення не повністю пов'язаної водневими зв'язками води до того, як повністю заморожена крижана структура почне танути в процесі нагрівання. По суті це новий стан води, в якому одночасно співіснують заморожені шари води і вода, що повільно рухається.
Для спостереження цього дивного стану потрібен був складний експеримент. По-перше, вода була не зовсім тією, до якої ми звикли в повсякденному житті. Це була так звана важка вода, в якій атоми водню замінені на дейтерій, ізотоп водню, що містить нейтрон у ядрі.
Вчені помістили цю важку воду в надзвичайно обмежений простір, де проявлялися всілякі екзотичні властивості. Хіміки створили стрижнеподібні кристали з крихітними каналами завширшки всього 1,6 нанометра, заморозили в них важку воду і повільно розігріли.
Дослідження показало, що молекули води утворюють ієрархічну тришарову структуру з різними типами рухів і взаємодій у кожному шарі.
Уже відомо, що вода поводиться дивно на мікрорівні. Її електричні властивості можуть змінюватися, її можна зробити незамерзаючою навіть за температур, близьких до абсолютного нуля, і вона може замерзнути за температур, за яких має кипіти.
Результати дослідження дають важливе уявлення про структурну та динамічну поведінку води в замкнутому просторі. Контроль над властивостями води під час замерзання і танення може призвести до створення більш ефективних матеріалів, що потенційно може змінити нанотехнології, кажуть учені.
Як уже писав Фокус, вчені вважають, що таємнича темна матерія може перетворити ядро нашої планети на рідину.
Також Фокус писав про те, які планети в Сонячній системі наймолодші та найстаріші. Вчені можуть визначити вік планет різними способами. При цьому астрономи сперечаються про те, які планети біля Сонця утворилися першими.