Forskere ved University of Bristol i Storbritannien og University of Tokyo i Japan har forklaret de unormale egenskaber ved vand, som det udviser, når det køler ned og fryser. For at gøre dette foretog forskerne ved hjælp af computermodellering ændringer i strukturen af H2O-molekylet og udstyrede det med nye funktioner. Dette rapporteres af Science Alert.
Normalt bliver væsker tættere, når deres temperatur falder, men vand når sin maksimale tæthed ved fire grader Celsius. Under dette punkt falder tætheden igen, hvilket resulterer i, at is flyder på overfladen af vandområder. Derudover har vand en høj overfladespænding, hvilket giver den flydende form af kviksølv, et højt kogepunkt og er et godt opløsningsmiddel.
Sådanne fysiske træk forklares med tilstedeværelsen af hydrogenbindinger, der dannes mellem vandmolekyler. Sidstnævnte forbinder med hinanden og danner en tetraeder (trekantet pyramide).
Forskere har brugt en supercomputer til at skabe forskellige modeller af vandets molekylære struktur. For at gøre dette varierede de parameteren λ, kaldet Stillinger-Weber-potentialet, som bruges til at beskrive de fysiske egenskaber af stoffer med et tetraedrisk arrangement af molekyler. Forskerne spores, hvordan ændringer i potentialet påvirkede massefylden og antallet af kemiske bindinger mellem atomer (en to-tilstandsmodel). Dette gjorde det muligt at beregne ved hvilke værdier af λ de anomale egenskaber for vand manifesteres.
Det viste sig, at med en stigning i Stillinger-Weber-potentialet blev de anomale egenskaber af vand forbundet med densitet svagere. Som et resultat skifter den maksimale tæthed mod flydende-isfaseovergangen, og den faste form af vand mister sin opdrift. Efterhånden som λ falder, svækkes også de egenskaber, der forudsiges af to-tilstandsmodellen.