Химици откриха ново състояние на водата в затворено пространство и установиха, че тя е замразена, но същевременно се държи като течност.

Това състояние размива границите между поведението на леда и течната вода.

Вода, затворена в нанопори, преминава в ново състояние, при което молекулите ѝ са замразени на място, но се въртят като в течност.

Нарича се „предтопене“ и химиците успяха да го наблюдават за първи път

Резултатите от изследването са публикувани в списание Journal of the American Chemical Society, пише Interesting Engineering.

Въпреки че водата е най-известното вещество на Земята, тя все още крие тайни, върху чието разкриване се работи.

Когато се намира в изключително малки обеми, например вътре в протеини, минерали или изкуствени наноматериали, водата се държи напълно различно.

Тези ефекти на ограничение са от решаващо значение в природата и технологиите.

Те регулират потока на йони през клетъчните мембрани и определят работата на нанофлуидните системи.

Разбирането на поведението на водата в такъв мащаб може да отвори врати за иновации в областта на биологията и материалознанието.

Едно от състоянията на водата в затворено пространство се нарича състояние на предтопене.

В това необичайно състояние тя се колебае едновременно между състояние на лед и превръщане в течност. Но не може да бъде класифицирана нито като течност, нито като твърдо тяло.

За първи път химици съобщават за пряко наблюдение на състоянието на предтопене на водата.

За провеждането на експериментите учените са създали хексагонални пръчковидни кристали с канали с ширина около 1,6 нанометра. След това те запълнили тези нанопори с тежка вода, тоест деутериев оксид (тежък изотоп на водорода).

В резултат учените открили трислойна структура от ограничени водни молекули, като всеки слой демонстрирал специфични движения и водородни връзки.

Данните показали, че водата вътре в нанопорите замръзва, образувайки структура, която се различава от структурата на леда в голям обем.

Водата започва да се топи поради изкривената структура на водородните връзки, което води до състояние на предтопене.

За да изучат това ново състояние на водата, химиците нагрявали кристала. Това им позволило да проследят прехода на водата от твърдо в течно състояние и да потвърдят съществуването на две привидно противоречиви състояния едновременно: течно и твърдо.

Изследователите установили, че водните молекули са фиксирани в твърдо състояние, но продължават да се въртят със скорости, характерни за течност.

Резултатите от изследването дават важна представа за структурното и динамичното поведение на водата в затворено пространство. Освен в биологията, те могат да определят и бъдещето на технологиите.

Контролът върху свойствата на водата при замръзване и топене може да доведе до създаването на по-безопасни и ефективни материали, което потенциално може да промени нанотехнологиите.

Изследването показва как дори най-разпространеното вещество в света продължава да изненадва.