دانشمندان در یک آزمایش نوآورانه موفق شدند آب را در دمای ۹۰ درجه سانتیگراد به شکل جامد حفظ کنند؛ پدیدهای که برخلاف تصورات کلاسیک فیزیک، نشان میدهد آب در مقیاسهای میکرونی رفتار کاملاً متفاوتی از خود نشان میدهد.
تغییر رفتار مولکولی آب در فضاهای میکرونی
در حالت عادی، آب در دمای بالای صفر درجه سانتیگراد به صورت مایع است و با افزایش دما به سمت تبخیر پیش میرود. اما تحقیقات اخیر نشان میدهد وقتی آب در لولههای سیلیکایی با قطر چند میکرومتر قرار میگیرد، فرآیندهای فیزیکی آن دگرگون میشود. در این فضای بسیار محدود، آب دیگر تمایلی به جاری شدن ندارد و ویژگیهای مکانیکی یک ماده جامد را از خود بروز میدهد، بدون اینکه ساختار بلوری یخهای معمولی را داشته باشد.
نقش ساختار شیمیایی لولهها در شکلگیری آب جامد
دلیل اصلی این رفتار عجیب به تعاملات شیمیایی در سطوح داخلی لولهها بازمیگردد. وجود گروههای شیمیایی «سیلانول» (SiOH) در جداره این لولههای فوقباریک باعث میشود پیوندهای هیدروژنی متعددی با مولکولهای آب برقرار شود. این برهمکنشهای سطحی، تحرک مولکولهای آب را بهشدت محدود کرده و شبکهای مستحکم ایجاد میکنند.
در ادامه به دو نکته کلیدی درباره این دستاورد علمی اشاره میکنیم:
بررسیهای طیفسنجی و پراش الکترونی نشان داد که این «آبِ جمادگونه»، فاقد نظم بلوری یخهای معمولی است و در واقع با یک ساختار بیشکل و پایدار روبرو هستیم.
این وضعیت در بازه دمایی گستردهای از منفی ۲۰ تا مثبت ۹۰ درجه سانتیگراد پایدار میماند و حتی نمونههای نانومتری آن، پس از گذشت ۵۴ روز همچنان حالت جامد خود را حفظ کردهاند.
این یافتهها پنجرهای جدید به سوی درک خواص مواد در مقیاسهای نانو و میکرو گشوده است؛ چرا که نشان میدهد محدود کردن فضای فیزیکی میتواند محدودیتهای دمایی مواد آشنایی مانند آب را به کلی جابجا کند. دانشمندان معتقدند این کشف میتواند در طراحی نانوفناوریهای نوین و سیستمهای انتقال سیالات در ابعاد بسیار کوچک کاربردهای گستردهای داشته باشد.
مطالب مرتبط
- میزان گرایش کاربران ایرانی به هوش مصنوعی و تحلیل رفتارهای دیجیتال آنان
- اتحادیه اروپا با وضع قوانین سختگیرانه دسترسی کودکان به شبکههای اجتماعی را محدود میکند
- بررسی احتمال بقای میکروبهای زمینی در شرایط محیطی ماه
- ردیاب گوگل پیکسل 11 در تصاویر تبلیغاتی دیده شد و احتمال معرفی یک گجت پوشیدنی جدید را افزایش داد
Leave a Reply