Andrey Geim og Konstantin Novoselov har fundet ud af, hvordan man kan gøre vandet "dødt" og fratage det dets unikke opløsningsegenskaber ved at eksperimentere med de fineste "sandwicher" af grafit og bornitrid, ifølge en artikel offentliggjort i tidsskriftet Science.
"Dødt vand" er ikke bare et interessant videnskabeligt fænomen, dets opdagelse har ganske specifikke anvendelser til andre videnskaber, især biologi. Det vil hjælpe os med at forstå, hvorfor vand er så vigtigt for livets eksistens. I betragtning af den rolle, som vand spiller i dannelsen af proteinmolekyler, kan vi sige, at tynde lag af vand er livets billedhuggere i bogstavelig og figurativ forstand, "siger Andrey Geim fra University of Manchester (UK).
Vand, som forskere forklarer, er i dag et af de mest mystiske stoffer på jorden. I modsætning til "naboer" i det periodiske system har kombinationen af brint og ilt et unormalt højt kogepunkt og frysepunkt, usædvanlig varmekapacitet og evnen til at opløse et stort antal organiske og uorganiske forbindelser.
Denne "dygtighed" af vand er igen forbundet med dets anden fysiske egenskab - et højt elektrisk dipolmoment. Ved dette ord forstår forskere, hvordan de positive og negative ladninger fordeles gennem molekylet. Vandmolekyler har et meget højt dipolmoment, da elektronerne i det "tiltrækkes" af iltatomet, mens de positivt ladede hydrogenatomer tværtimod fjernes fra dem.
Forskere har længe spekuleret på, om det bevarer disse egenskaber i tilfælde, hvor vandmolekyler stables i nogle få lag, eller om de skifter til noget helt andet.
Game, Novoselov og deres kolleger ved universitetet løste dette problem ved at eksperimentere med ejendommelige "sandwich" samlet af ultratynde grafitplader og todimensionale bornitridfilm, struktureret på stort set samme måde som grafen, for hvis opdagelse russisk-britiske fysikere modtog Nobelprisen. i 2010.
Ved hjælp af et ark grafit som et "fundament" lagde forskerne bornitridfilmene oven på det på en sådan måde, at de fik et slags "hus" med mange separate "rum" i bredden og højden på flere titusinder nanometer. Takket være dette kunne et meget lille antal vandmolekyler komme ind i sådanne slots, hvilket gjorde det muligt for Geim og hans team at måle meget nøjagtigt deres dielektriske og andre fysiske egenskaber.
For at gøre dette bragte forskerne nålen til et overfølsomt atomkraftmikroskop til hvert sådant "rum" og observerede, hvor godt det elektriske felt trængte igennem "sandwich" af flade halvledermaterialer og vand og ændrede højden og bredden af hele denne struktur.
Salgsfremmende video:
Som det fremgår af disse observationer, ændrede væskens egenskaber sig dramatisk, hvis tykkelsen af dens lag nærmede sig to nanometer. I dette tilfælde blev vandet "dødt" og mistede sine fantastiske dielektriske egenskaber og ophørte med at være et universelt opløsningsmiddel.
”Vi vidste, at egenskaberne af tynde lag af vand ville være meget forskellige fra, hvordan en 'normal' væske opfører sig, men vi vidste ikke hvordan. Vi var overraskede over, at de virkelig var forskellige, men ikke i den retning, vi forventede - små mængder vand havde en ekstrem lav snarere end en høj grad af polarisering,”tilføjer Laura Fumagalli, en kollega fra Geim.
En sådan opdagelse, som den russisk-britiske fysiker bemærker, er meget vigtig i sammenhængen med at studere livets udvikling og søge efter medmennesker, da tynde film lavet af vand kunne spille en vigtig rolle i udviklingen af de første komplekse kemiske molekyler, inklusive DNA, og i livet for de første indbyggere. Jorden.
