Az Egyesült Királyság Bristoli Egyetemének és a Japán Tokiói Egyetem tudósai elmagyarázták a víz rendellenes tulajdonságait, amelyeket hűtés és fagyáskor mutat. Ehhez a kutatók számítógépes modellezéssel változtattak a H2O molekula szerkezetén, új funkciókkal ruházva fel. Erről a Science Alert számol be.
Általában a folyadékok sűrűbbé válnak, amikor hőmérsékletük csökken, de a víz négy Celsius fokon éri el maximális sűrűségét. Ezen pont alatt a sűrűség ismét csökken, ennek következtében a jég lebeg a víztestek felszínén. Ezenkívül a víznek nagy a felületi feszültsége, a higany folyékony formájának megadva, magas forráspontú és jó oldószer.
Az ilyen fizikai tulajdonságokat a vízmolekulák között kialakuló hidrogénkötések jelenléte magyarázza. Az utóbbiak összekapcsolódnak egymással és tetraédert (háromszög alakú piramis) alkotnak.
A tudósok szuperszámítógéppel készítették a víz molekulaszerkezetének különféle modelljeit. Ehhez változtatták a Stillinger-Weber potenciálnak nevezett λ paramétert, amelyet az anyagok fizikai tulajdonságainak leírására használnak a molekulák tetraéderes elrendezésével. A kutatók nyomon követték, hogy a potenciál változásai hogyan befolyásolják az anyag sűrűségét és az atomok közötti kémiai kötések számát (kétállapotú modell). Ez lehetővé tette annak kiszámítását, hogy a λ milyen értékeinél nyilvánulnak meg a víz rendellenes tulajdonságai.
Kiderült, hogy a Stillinger-Weber-potenciál növekedésével a víz sűrűséggel járó anomális tulajdonságai gyengülnek. Ennek eredményeként a maximális sűrűség elmozdul a folyadék-jég fázis átmenet felé, és a víz szilárd formája elveszíti felhajtóerejét. A λ csökkenésével a kétállapotú modell által megjósolt tulajdonságok is gyengülnek.