Новое состояние воды
Новое состояние воды
Открыто новое состояние воды, в каком она не леденеет даже при температуре, близкой к абсолютному нулю, также обладает другими необыкновенными качествами.
Группа американских ученых из Аргоннской государственной лаборатории под управлением Александра Колесникова открыла новое состояние воды, получившее заглавие «нанотрубочная вода» (nanotube water). Невзирая на то что в новеньком состоянии молекула воды также состоит из атома кислорода и 2-ух атомов водорода, она не леденеет даже при температуре 8 градусов Кельвина.
Поведение воды в сверхмалых объемах, стены которых не смачиваются водой, очень интересует профессионалов в разных областях – от геологов до разработчиков новых материалов. Южноамериканские ученые решили изучить характеристики воды, помещенной в «сосуд» из углеродной нанотрубки. «Я с удивлением вызнал, — поведал г-н Колесников, — что никто до сего времени не пробовал изучить поведение воды в нанотрубках. Имеется огромное количество расчетов, но они усложняются к тому же тем фактом, что вода очень сложна для моделирования – в отличие от экспериментального исследования».
«Несмотря на то что моделирование параметров воды ведется уже не один десяток лет, — подчеркивает Кристиан Дж. Барнхэм (Christian J. Burnham) из Хьюстонского института, — мы только на данный момент начинаем обдумывать значимость корректного описания движения ядер водорода на квантовом уровне. Мы продолжаем трудиться над созданием более четкого математического описания пространственного заряда, окружающего каждую молекулу воды».
Для исследования поведения воды в таких «экстремальных» критериях ученые заполнили водой углеродные нанотрубки размером 1,4 нм в поперечнике и длиной 10 тыс. нм. Для этого они подвергали их воздействию водяного пара в протяжении нескольких часов, после этого исследовали структуру атомов снутри нанотрубок при помощи потока нейтронов. «В настолько тесноватом одноразмерном сосуде мы ждали узреть что-то необыкновенное, но не так, — произнес г-н Колесников. — Обнаружилось нечто воистину странное».
Оказалось, что вода в нанотрубках находится в новеньком состоянии, не схожем ни на жидкое, ни на газообразное агрегатные состояния. Выяснилось, а именно, что среднее количество водородных связей, связывающих молекулу воды с примыкающими (так называемое координатное число) сократилось с 3,8 до 1,86. Вследствие этого повысилась подвижность молекул. «Новая вода» не леденела даже при температуре, всего на восемь градусов отличающейся от абсолютного нуля.
Ученые продолжают оказавшиеся настолько плодотворными исследования. На очереди разработка более корректной математической модели воды с внедрением способов параллельных вычислений, исследование параметров воды в нанотрубках наименьшего поперечника – к примеру, сопоставимого с размером протеинов клеточной мембраны, также исследование термодинамических параметров «нанотрубочной воды».