Лёд и двойная спираль
Лёд и двойная спираль
Самое необычное в структуре льда состоит в том, что молекулы воды при низких отрицательных температурах и больших давлениях снутри нанотрубок могут кристаллизоваться в форме двойной спирали, похожей на ДНК. Это было подтверждено компьютерными тестами американских учёных под управлением Сяо Чэн Цзэна в Институте штата Небраска (США).
Вода в моделируемом опыте «помещалась» в нанотрубки под высочайшим давлением, варьирующимися в различных опытах от 10 до 40000 атмосфер. После чего задавали температуру, которая во всех пусках имела значение -23°C. Припас по сопоставлению с температурой замерзания воды делался в связи с тем, что с увеличением давления температура плавления водяного льда снижается. Поперечник нанотрубок составлял от 1,35 до 1,90 нм.
Вид структуры воды (изображение New Scientist) (фото выше)
Молекулы воды связываются меж собой средством водородных связей, расстояние меж атомами кислорода и водорода равно 96 пм, а меж 2-мя водородами — 150 пм. В твёрдом состоянии атом кислорода участвует в образовании 2-ух водородных связей с примыкающими молекулами воды. При всем этом отдельные молекулы H2O соприкасаются вместе разноимёнными полюсами. Таким макаром, образуются слои, в каких любая молекула связана с 3-мя молекулами собственного слоя и одной из примыкающего. В итоге, кристаллическая структура льда состоит из шестигранных «трубок» соединенных меж собой, как пчелиные соты.
Внутренняя стена структуры воды (изображение New Scientist) (фото ниже)
Учёные ждали узреть, что вода во всех случаях образует узкую трубчатую структуру. Но, модель показала, что при поперечнике трубки в 1,35 нм и давлении в 40000 атмосфер водородные связи скривились, приведя к образованию спирали с двойной стеной. Внутренняя стена этой структуры является скрученной в четыре спиралью, а наружняя состоит из четырёх двойных спиралей, схожих на структуру молекулы ДНК.
Последний факт накладывает отпечаток не только лишь на эволюцию наших представлений о воде, да и эволюцию ранешней жизни и самой молекулы ДНК. Если представить, что в эру зарождения жизни криолитные глинистые породы имели форму нанотрубок, появляется вопрос — не могла ли вода, сорбированная в их служить структурной основой (матрицей) для синтеза ДНК и считывания инфы? Может быть, потому спиральная структура ДНК повторяет спиральную структуру воды в нанотрубках. Как докладывает журнальчик New Scientist, сейчас нашим забугорным сотрудникам предстоит подтвердить существование таких макромолекул воды в реальных экспериментальных критериях с внедрением инфракрасной спектроскопии и спектроскопии нейтронного рассеяния.
Мосин О.В.