Andrey Geim és Konstantin Novoselov kitalálták, hogyan lehet a vizet "halottá" tenni és megfosztani attól az egyedi oldódási tulajdonságaitól, a Science legfrissebb cikkének megfelelően a legkiválóbb grafit és bór-nitrid "szendvicsekkel" kísérleteztek.
A "holt víz" nem csupán érdekes tudományos jelenség, felfedezése meglehetősen specifikusan alkalmazható más tudományok, különösen a biológia számára. Ez segít megérteni, miért olyan fontos a víz az élet létezése szempontjából. Figyelembe véve a víz szerepét a fehérjemolekulák képződésében, elmondhatjuk, hogy vékony vízrétegek az élet szobrai a szó szoros és átvitt értelmében "- mondja Andrey Geim a Manchesteri Egyetemről (Egyesült Királyság).
A víz, amint a tudósok megmagyarázzák, ma is a Föld egyik legtitokzatosabb anyaga. A periódusos rendszer "szomszédaival" ellentétben a hidrogén és az oxigén kombinációja rendellenesen magas forrás- és fagyáspontú, szokatlan hőkapacitással rendelkezik, és képes rengeteg szerves és szervetlen vegyület oldására.
A víznek ez a "készsége" viszont társul más fizikai tulajdonságával - egy nagy elektromos dipólusú momentummal. Ezzel a szóval a tudósok megértik, hogy a pozitív és a negatív töltés hogyan oszlik el az egész molekulában. A vízmolekuláknak nagyon nagy a dipólus nyomatéka, mivel a benne lévő elektronok "vonzódnak" az oxigénatomhoz, és a pozitív töltésű hidrogénatomok éppen ellenkezőleg, eltávolításra kerülnek belőlük.
A tudósok már régóta kíváncsiak arra, hogy megtartja-e ezeket a tulajdonságokat olyan esetekben, amikor a vízmolekulák néhány rétegben vannak egymásra rakva, vagy teljesen másra változnak.
Game, Novoselov és egyetemi kollégáik ezt a problémát úgy oldották meg, hogy ultravékony grafitlemezekből és kétdimenziós bór-nitrid filmekből összeállított különös "szendvicsekkel" kísérleteztek, hasonlóan strukturálva, mint a grafén, amelynek felfedezéséért az orosz-brit fizikusok Nobel-díjat kaptak 2010-ben.
A grafitlapot "alapként" használva a tudósok a bór-nitrid fóliákat ráhelyezték úgy, hogy egyfajta "házat" kaptak, sok különálló "helyiséggel", amelyek szélessége és magassága több tíz nanométer volt. Ennek köszönhetően nagyon kis számú vízmolekula kerülhetett ilyen résekbe, ami lehetővé tette Geim és csapata számára, hogy nagyon pontosan megmérjék dielektromos és egyéb fizikai tulajdonságukat.
Ehhez a tudósok minden ilyen "helyiségbe" egy szuperérzékeny atomerő-mikroszkóp tűjét vitték, és megfigyelték, hogy az elektromos tér mennyire behatolt a lapos félvezető anyagok és a víz "szendvicsébe", megváltoztatva ennek az egész szerkezetnek a magasságát és szélességét.
Promóciós videó:
Amint ezek a megfigyelések megmutatták, a folyadék tulajdonságai drámai módon megváltoztak, ha rétegének vastagsága megközelítette két nanométer jelét. Ebben az esetben a víz "elhalt" és elvesztette elképesztő dielektromos tulajdonságait, és megszűnt univerzális oldószer lenni.
„Tudtuk, hogy a vékony vízrétegek tulajdonságai nagyon eltérnek attól, hogy egy„ normális”folyadék hogyan viselkedik, de nem tudtuk, hogyan. Meglepődtünk, hogy valóban különböznek egymástól, de nem abban az irányban, mint amire számítottunk - a kis vízmennyiségek rendkívül alacsony, és nem magas polarizációjúak voltak”- teszi hozzá Laura Fumagalli, a Geim munkatársa.
Egy ilyen felfedezés, amint azt az orosz-brit fizikus megjegyezte, nagyon fontos az élet evolúciójának tanulmányozása és az embertársak keresése szempontjából, mivel a vízből készült vékony filmek fontos szerepet játszhatnak az első komplex kémiai molekulák, köztük a DNS evolúciójában és az első lakosok életében. Föld.