Учени от университета в Бристол във Великобритания и университета в Токио в Япония обясниха аномалните свойства на водата, която тя проявява, когато се охлажда и замръзва. За това изследователите, използвайки компютърно моделиране, направиха промени в структурата на молекулата H2O, давайки я с нови функции. Това съобщава Science Alert.
Обикновено течностите стават по-плътни, тъй като температурата им намалява, но водата достига максималната си плътност при четири градуса по Целзий. Под тази точка плътността отново намалява, в резултат на което ледът се носи по повърхността на водните тела. В допълнение, водата има високо повърхностно напрежение, което води до течна форма на живак, висока точка на кипене и е добър разтворител.
Такива физически характеристики се обясняват с наличието на водородни връзки, които се образуват между водните молекули. Последните са свързани помежду си и образуват тетраедър (триъгълна пирамида).
Учените са използвали суперкомпютър, за да създадат различни модели на молекулярната структура на водата. За да направят това, те променят параметъра λ, наречен потенциал на Stillinger-Weber, който се използва за описване на физическите свойства на веществата с тетраедрично разположение на молекулите. Изследователите проследяват как промените в потенциала влияят върху плътността на материята и броя на химическите връзки между атомите (модел с две състояния). Това даде възможност да се изчисли при какви стойности на λ се проявяват аномалните свойства на водата.
Оказа се, че с увеличаване на потенциала на Stillinger-Weber, аномалните свойства на водата, свързани с плътността, стават по-слаби. В резултат на това максималната плътност се измества към фазовия преход течност-лед и твърдата форма на водата губи своята плаваемост. Тъй като λ намалява, свойствата, предсказани от модела на две състояния, също са отслабени.