Андрей Гейм и Константин Новоселов са измислили как да направят водата „мъртва“и да я лишат от уникалните й разтворими свойства, експериментирайки с най-фините „сандвичи“с графит и борен нитрид, се казва в статия, публикувана в списание Science.
„Мъртвата вода“не е просто интересен научен феномен, нейното откритие има доста специфични приложения за други науки, особено за биологията. Това ще ни помогне да разберем защо водата е толкова важна за съществуването на живота. Имайки предвид ролята на водата за образуването на протеинови молекули, можем да кажем, че тънките слоеве вода са скулпторите на живота в буквалния и преносния смисъл “, казва Андрей Гайм от Университета в Манчестър (Великобритания).
Както обясняват учените, водата днес остава едно от най-загадъчните вещества на Земята. За разлика от "съседите" в периодичната таблица, комбинацията от водород с кислород има необичайно висока точка на кипене и замръзване, необичаен топлинен капацитет и способността да разтваря огромен брой органични и неорганични съединения.
Това „умение“на водата от своя страна е свързано с другото й физическо свойство - висок електрически диполен момент. Под тази дума учените разбират как положителните и отрицателните заряди се разпределят в цялата молекула. Водните молекули имат много висок диполен момент, тъй като електроните в него се „привличат“към кислородния атом, а положително заредените водородни атоми, напротив, се отстраняват от тях.
Учените отдавна се чудят дали тя запазва тези свойства в случаите, когато молекулите на водата са подредени на няколко слоя, или се променят на нещо съвсем различно.
Game, Новоселов и техните университетски колеги решиха този проблем, като експериментираха със своеобразни "сандвичи", сглобени от ултратънки графитни пластини и двуизмерни филми от борен нитрид, структурирани по същия начин като графена, за чието откритие руско-британски физици получиха Нобелова награда в 2010.
Използвайки лист графит като „фундамент“, учените са поставили върху него филми от борен нитрид по такъв начин, че са получили един вид „къща“с много отделни „стаи“по ширина и височина от няколко десетки нанометра. Благодарение на това много малък брой водни молекули могат да попаднат в такива прорези, което позволи на Гейм и неговия екип да измерват много точно своите диелектрични и други физични свойства.
За целта учените донесоха иглата на свръхчувствителния атомно-силов микроскоп във всяка такава „стая“и наблюдават колко добре електрическото поле прониква през „сандвича“от плоски полупроводникови материали и вода, променяйки височината и ширината на цялата тази структура.
Промоционално видео:
Както се вижда от тези наблюдения, свойствата на течността се променят драстично, ако дебелината на нейния слой се доближи до отметката от два нанометра. В този случай водата стана „мъртва“и загуби удивителните си диелектрични свойства и престана да бъде универсален разтворител.
„Знаехме, че свойствата на тънките слоеве вода ще бъдат много различни от това как се държи„ нормалната “течност, но не знаехме как. Бяхме много изненадани, че те наистина бяха различни, но не в посоката, която очаквахме - малки количества вода имаха изключително ниска, не висока степен на поляризация “, добавя Лора Фумагали, колега на Geim.
Подобно откритие, както отбелязва руско-британският физик, е много важно в контекста на изучаването на еволюцията на живота и търсенето на ближните, тъй като тънките филми, направени от вода, могат да играят важна роля в еволюцията на първите сложни химични молекули, включително ДНК, и в живота на първите обитатели. Земята.
