 Казалось бы, что может быть проще воды? Однако, и об этом веществе нам известно еще далеко не все.
Исследователи из Департамента энергетики из Национальной лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики США, самой большой научной и энергетической лабораторией в системе министерства, работают над тем, чтобы понять, что происходит с водой, когда она занимает мельчайшие пространства внутри минералов. Благодаря настоящему исследованию можно будет в малом масштабе увидеть, что происходит с водой, которую удерживают скалы, или, например, клеточные стенки живых организмов.
Отчет о последних экспериментах опубликован в журнале Physical Review Letters. В ходе опытов ученые рассматривали, что же происходит с водой, когда она занимает маленькие шестиугольные каналы в минерале берилле – к группе таких материалов принадлежит драгоценный камень изумруд.
В ширину эти каналы составили всего пять ангстремов. Один ангстрем – это миллиардная часть метра. Когда атомы вещества находятся в таких маленьких пространствах, эффект называется туннелированием. Оказалось, что в таком состоянии молекулы воды начинают вести себя странным образом. Вода становится непохожей ни на жидкость, ни на газ, ни на твердкое вещество. Ее поведение можно объяснить только при помощи квантовой физики.
Александр Колесников, один из исследователей, говорит в пресс-релизе: «При низких температурах эта туннелированная вода проявляет квантовое движение, разделяя потенциальные стенки, что в классической физике невозможно. Это означает, что атомы кислорода и водорода в молекуле воды оказываются делокализированными и, таким образом, одновременно присутствуют в шести эквивалентных позициях внутри канала в одно и то же время. Это – один их тех феноменов, которые могут произойти только в квантовой физике».
Такое поведение ученым удалось увидеть на примере воды впервые, поэтому, до сих пор остается неясным, как именно открытие можно использовать на практике. Однако, группа ученых, совершившая данное открытие, утверждает, что оно способно поменять наши представления о том, как вода ведет себя в наномасштабных резервуарах. Со временем, на основании находок исследователи смогут создать новые способы имитировать такие природные феномены, как диффузия воды через клеточные мембраны. А это может привести к новым разработкам в медицине.
|
