Ученые обнаружили странное состояние воды: может быть твердой и жидкой одновременно

Фото: Pixabay

Несмотря на то, что вода является самым известным веществом в мире, она все еще хранит много тайн. Когда вода находится в ограниченном пространстве, она ведет себя совершенно иначе, чем в больших объемах. Ученые впервые напрямую наблюдали новое состояние воды, известное как предтаяние. В этом состоянии вода может быть одновременно твердой, то есть в виде льда, и жидкой. Исследование опубликовано в Journal of the American Chemical Society, пишет ScienceAlert.

Вода может быть более странной, чем кажется. Ученые показали, что в ограниченном пространстве молекулы воды могут вести себя одновременно как твердое и жидкое вещество. Различия между жидкой водой и льдом, которые мы наблюдаем в макромасштабе, начинаются на микроуровне. Во льду молекулы замкнуты в жесткие структуры, в то время как в жидкой воде они фактически свободно парят, постоянно образуя и разрывая связи.

В состоянии предтаяния молекулы как бы обладают обоими свойствами. Они находятся в фиксированном положении, как лед, но вращаются быстро, как в жидкости. Это состояние ранее ученые не могли изучить напрямую.

По словам ученых, состояние предтаяния включает таяние не полностью связанной водородными связями воды до того, как полностью замороженная ледяная структура начнет таять в процессе нагревания. По сути это новое состояние воды, в котором одновременно сосуществуют замороженные слои воды и медленно движущаяся вода.

Для наблюдения этого странного состояния потребовался сложный эксперимент. Во-первых, вода была не совсем той, к которой мы привыкли в повседневной жизни. Это была так называемая тяжелая вода, в которой атомы водорода заменены на дейтерий, изотоп водорода, содержащий нейтрон в ядре.

Ученые поместили эту тяжелую воду в чрезвычайно ограниченное пространство, где проявлялись всевозможные экзотические свойства. Химики создали стержнеобразные кристаллы с крошечными каналами шириной всего 1,6 нанометра, заморозили в них тяжелую воду и медленно разогрели.

Исследование показало, что молекулы воды образуют иерархическую трехслойную структуру с различными типами движений и взаимодействий в каждом слое.

Уже известно, что вода вдет себя странно на микроуровне. Ее электрические свойства могут меняться, ее можно сделать незамерзающей даже при температурах, близких к абсолютному нулю, и она может замерзнуть при температурах, при которых должна кипеть.

Результаты исследования дают важное представление о структурном и динамическом поведении воды в замкнутом пространстве. Контроль над свойствами воды при замерзании и таянии может привести к созданию более эффективных материалов, что потенциально может изменить нанотехнологии, говорят ученые.

Интересные новости всегда под рукой в нашем Telegram-канале

Подписаться

Карпова Рада
Журналист GolosInfo