Andrey Geim ja Konstantin Novoselov ovat keksineet Science-lehdessä julkaistun artikkelin mukaan, kuinka tehdä vedestä "kuollut" ja riistää sen ainutlaatuiset liukoisuusominaisuudet.
"Kuollut vesi" ei ole vain mielenkiintoinen tieteellinen ilmiö, sen löytämisellä on varsin erityisiä sovelluksia muille tieteille, erityisesti biologialle. Se auttaa meitä ymmärtämään, miksi vesi on niin tärkeää elämän olemassaololle. Kun otetaan huomioon veden merkitys proteiinimolekyylien muodostumisessa, voimme sanoa, että ohut vesikerros on kuvanveistäjää kirjaimellisesti ja kuvaannollisesti ", sanoo Andrey Geim Manchesterin yliopistosta (Iso-Britannia).
Kuten tutkijat selittävät, vesi on nykyään yksi salaperäisimmistä aineista maapallolla. Toisin kuin jaksollisen taulukon "naapureilla", vedyn ja hapen yhdistelmällä on poikkeuksellisen korkea kiehumis- ja jäätymispiste, epätavallinen lämpökapasiteetti ja kyky liuottaa valtava määrä orgaanisia ja epäorgaanisia yhdisteitä.
Tämä veden "taito" puolestaan liittyy sen muihin fyysisiin ominaisuuksiin - korkeaan sähköiseen dipolimomenttiin. Tällä sanalla tutkijat ymmärtävät, kuinka positiiviset ja negatiiviset varaukset jakautuvat koko molekyyliin. Vesimolekyyleillä on erittäin korkea dipolimomentti, koska siinä olevat elektronit "vetävät" happiatomiin, kun taas positiivisesti varautuneet vetyatomit päinvastoin poistuvat niistä.
Tutkijat ovat kauan miettineet, säilyvätkö nämä ominaisuudet niissä tapauksissa, joissa vesimolekyylit pinotaan muutamassa kerroksessa, vai muuttuvatko ne täysin erilaisiksi.
Game, Novoselov ja hänen kollegansa yliopistossa ratkaisivat tämän ongelman kokeilemalla erikoislaatuisia "voileipiä", jotka oli koottu ultrahohtaisista grafiittilevyistä ja kaksiulotteisista boorinitridikalvoista, jotka on rakennettu suunnilleen samalla tavalla kuin grafeeni, jonka löytöstään venäläis-brittiläiset fyysikot saivat Nobelin palkinnon. vuonna 2010.
Käyttämällä grafiittiarkkia "perustana" tutkijat asettivat boorinitridikalvot sen päälle siten, että he saivat eräänlaisen "talon", jossa on useita erillisiä "huoneita", joiden leveys ja korkeus on useita kymmeniä nanometrejä. Tämän ansiosta hyvin pieni määrä vesimolekyylejä saattoi päästä tällaisiin paikkoihin, mikä antoi Geimille ja hänen tiimilleen mahdollisuuden mitata hyvin tarkasti dielektriset ja muut fysikaaliset ominaisuudet.
Tätä varten tutkijat toivat superherkän atomivoimamikroskoopin neulan jokaiseen tällaiseen huoneeseen ja havaitsivat kuinka hyvin sähkökenttä tunkeutui litteiden puolijohdemateriaalien ja veden "voileipän" läpi muuttamalla koko tämän rakenteen korkeutta ja leveyttä.
Mainosvideo:
Kuten nämä havainnot osoittavat, nesteen ominaisuudet muuttuivat dramaattisesti, jos sen kerroksen paksuus lähestyi kahden nanometrin merkkiä. Tässä tapauksessa vesi tuli "kuolleeksi" ja menetti hämmästyttävät dielektriset ominaisuutensa ja lakkasi olemasta universaali liuotin.
”Tiesimme, että ohuiden vesikerrosten ominaisuudet poikkeavat hyvin tavallisten nesteiden käyttäytymisestä, mutta emme tienneet miten. Olimme yllättyneitä siitä, että ne olivat todella erilaisia, mutta eivät odotettuun suuntaan - pienillä vesimäärillä oli pikemminkin erittäin alhainen kuin korkea polarisaatio , lisää Geimin kollega Laura Fumagalli.
Tällainen löytö, kuten venäläinen-brittiläinen fyysikko toteaa, on erittäin tärkeä elämän evoluution tutkimisessa ja muiden ihmisten etsimisessä, koska vedestä valmistetuilla ohuilla kalvoilla voi olla tärkeä rooli ensimmäisten monimutkaisten kemiallisten molekyylien, mukaan lukien DNA, evoluutiossa ja ensimmäisten asukkaiden elämässä. Maa.
