Електрично откривена "мртва" вода

У танким слојевима, молекули воде потпуно губе своја диполна својства

Многи ефекти и интеракције воде заснивају се на диполном моменту његових молекула. Али ово се може изгубити, као што показује експеримент. © Ситок / иСтоцк
читају наглас

Запањујуће откриће: Супротно увреженом мишљењу, вода може у потпуности изгубити свој диполни тренутак - тада је електрично „мртва“. Како експеримент открива, то се увек дешава када је вода присутна у изузетно танким слојевима од само два до три молекуларна слоја. Откривање ове „мртве“ воде није само изненађујуће, већ има и велики значај за многа подручја биологије и технологије, како извештавају истраживачи у часопису „Сциенце“.

Било да се ради о аномалији густоће, само-дисоцијацији или егзотичном облику леда: вода је необична на више начина. У исто време, наш свет би изгледао врло различито без његових посебности.

Витал диполе

Посебну улогу игра момент дипола у води: будући да се незнатно померају наелектрисања унутар молекуле Х2О, он формира дипол у електричном погледу. Тек тада вода може изградити водоничне везе и комуницирати с другим молекулима. На пример, стабилише ДНК или протеине, али такође постаје ефикасно растварач.

Важна за то није само вода коју сусрећемо у језерима, рекама или мору, већ пре свега фини слој влаге који прекрива готово све и јавља се у свакој малој пора или пукотини. „Вода прекрива сваку површину око нас. Међутим, овај слој је дебео само неколико атома “, објашњава Лаура Фумагалли са Универзитета у Манчестеру. "Ми то не видимо, али ова вода је ту и изузетно важна."

Молекули воде формирају водоничне мостичке везе између њих. Квертер / ЦЦ-по-са 3.0

Мерење дипола у минијатурним посудама

Али једна круцијална тачка није била јасна: колико је јак диполни молекул воде у овим танким слојевима? Како молекули воде имају мање простора, истраживачи дуго сумњају да диелектрична константа Х2О постаје слабија у таквим условима. Али једва да је било мерења. дисплеј

Сада су Фумагалли и њене колеге то надокнадили. За свој експеримент, истраживачи су створили сићушне канале у пречнику од само неколико нанометара на супстрату направљеној од графита и покровном слоју бора нитрида. Затим су дозволили да вода тече у ове канале. Било је довољно простора за слој воде дебљине два до три молекула. Помоћу специјалног микроскопа атомске силе, они мере тренутни дипол молова Х2О.

Електрично мртав

Изненађујући резултат: Вода у танким каналима била је електрично мртва. Молекули воде изгубили су свој потпуни диполни тренутак и више нису реаговали на електрично поље, извештавају истраживачи. "Било је право изненађење што је диелектрична константа воде тако аномалична", каже Фумагалли. Јер је неко очекивао смањење, али не и скоро потпуни нестанак тренутка дипола.

Али то значи: Супротно претходним претпоставкама, вода у екстремно танким слојевима је електрично „мртва“. Где год да су молекули воде само у два или три слоја један изнад другог, они више не реагују на електрична поља и вероватно чак и једва везане за наелектрисање.

Далекосежан значај

Тако су истраживачи открили још једну аномалију воде са потенцијално далекосежним значењем. „Постојање поларизибилне воде на површинама централно је у многим научним дисциплинама. О њеној се природи разговарало готово читав вијек ", каже Фумагалли. Како се испоставило, штребер Х2О још једном надмашује сва очекивања.

Њен колега Андре Геим додаје: "Ова аномалија није само академска радозналост, већ има импликације на многе дисциплине и, пре свега, на науке о животу. Наши резултати могу помоћи у разумевању улоге воде у технолошким процесима, али и зашто је она тако битна за живот. "(Наука, 2018; дои: 10.1126 / сциенце.аат4191)

(Универзитет у Манчестеру, 25.06.2018. - НПО)