Открыто нанотрубочное состояние воды

Оранжевый цвет — углеродная нанотрубка, жёлтый — отдельная цепочка водорода, красный и белый — экзотическая водяная оболочка (иллюстрация с сайта sciencedaily.com).

Александр Колесников и его коллеги из американской национальной лаборатории Аргонн (Argonne National Laboratory) открыли новое состояние воды, при котором она не замерзает даже вблизи абсолютного нуля.

По словам Колесникова, многие учёные моделировали на компьютере поведение воды в разнообразных экзотических условиях и, в том числе, в крайне ограниченном объёме, когда стенки «бака» немногим шире молекул воды.

Однако никто ещё не пробовал провести натурный эксперимент по помещению воды, скажем, внутрь углеродных нанотрубок. Это и проделали американские исследователи.

Они взяли углеродные нанотрубки диаметром в 1,4 нанометра и длиной 10 тысяч нанометров, и поместили их в водяной пар на несколько часов.

Затем они дождались, пока вода на внешней поверхности трубок испарится, и выставили трубки интенсивному нейтронному излучению, позволяющему за счёт эффектов рассеивания увидеть внутреннюю структуру вещества вплоть до отдельных атомов водорода.

Оказалось, что вода внутри трубок сформировала некое образование, напоминающее лёд по жёсткой структуре, но подвижное, как жидкость. По своим свойствам это образование отличалось от «оптового» льда или жидкости.

А по форме оно напоминало кольцевую «подкладку» внутри углеродной трубки с зазором между молекулами воды и углеродными стенками в 0,32 нанометра. И это вещество оставалось подвижным подобием жидкости даже при 8 градусах Кельвина выше абсолютного нуля и перемещалось вдоль трубки — словно в одномерном пространстве.

При этом выяснилось, что так называемое координатное число молекул воды сократилось с нормальных 3,8 до 1,86. Иначе говоря, сильно сократилась свобода водородных связей и их способность формировать разнообразные пространственные структуры из множества близких молекул воды, как это происходит, к примеру, во льду.

Новое состояние H2O авторы работы назвали «нанотрубочной водой» (nanotube water). Её исследования будут продолжены и, как говорят учёные, пригодятся не только в физике, но и в биологии, ведь в организмах вода также попадает в необычное окружение, когда течёт по капиллярам или проходит клеточные мембраны.

Читайте также о необычном фазовом состоянии воды, которое не является ни льдом, ни жидкостью, ни газом.



Машина времени требует отрицательной энергии

24 мая 2005

Физики научились изготавливать очень крупные качественные алмазы

17 мая 2005

Райские змеи улетают от надоедливого биолога

16 мая 2005

Реактор синтеза на ладони гоняет дейтроны в гриву

28 апреля 2005

Физики хотят заманить атомы в упаковку для яиц

26 апреля 2005