سجل العلماء لأول مرة حالة "خفية" للماء.

اكتشف العلماء مؤخراً مرحلة جديدة من الماء تسمى "حالة ما قبل الانصهار"، حيث تبقى جزيئات الماء في مواقع ثابتة مثل المادة الصلبة ولكنها تدور بسرعة مثل السائل.

الماء، أحد أكثر المواد شيوعاً على وجه الأرض، لا يزال يحمل العديد من الألغاز.

اكتشف علماء يابانيون مؤخراً مرحلة جديدة من الماء تسمى "حالة ما قبل الانصهار"، حيث تبقى جزيئات الماء في مواقع ثابتة مثل المادة الصلبة ولكنها تدور بسرعة مثل السائل.

تم نشر البحث، الذي أجراه فريق بقيادة البروفيسور ماكوتو تادوكورو (جامعة طوكيو للعلوم)، في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.

من خلال حصر الماء الثقيل (D₂O) في قنوات نانوية يبلغ قطرها حوالي 1.6 نانومتر داخل بلورة خاصة، استخدم الفريق الرنين المغناطيسي النووي للحالة الصلبة (NMR) لمراقبة بنية وديناميكيات الماء "المحصور" بشكل مباشر.

أظهرت النتائج أن الماء في القنوات النانوية لا يتجمد ويذوب بالطريقة المعتادة. فبدلاً من ذلك، وقبل أن يذوب الجليد تماماً، تظهر مرحلة وسيطة: طبقات من الماء المتجمد تتناوب مع طبقات من جزيئات الماء بطيئة الحركة، مما يخلق حالة ما قبل الذوبان.

أظهرت بيانات الرنين النووي المغناطيسي أيضًا أن الجزيئات ظلت مستقرة إلى حد ما مثل المواد الصلبة ولكنها دارت بسرعة تقارب سرعة الماء السائل.

ووفقًا للبروفيسور تادوكورو، تتشكل "حالة ما قبل الانصهار" عندما تبدأ جزيئات الماء ذات الروابط الهيدروجينية غير المكتملة في "الذوبان" قبل أن يحتفظ الجليد ببنيته الأصلية، مما يخلق حالة تكون صلبة وسائلة في آن واحد.

يساعد هذا الاكتشاف في تفسير سلوك الماء بشكل أفضل عندما يكون محصورًا في مساحات صغيرة للغاية، وهو أمر بالغ الأهمية للعمليات البيولوجية (مثل نقل الأيونات عبر أغشية الخلايا) ولتقنية النانو.

من حيث التطبيقات، يعتقد العلماء أن التحكم في بنية الجليد يمكن أن يمهد الطريق لمواد جديدة مثل البلورات الاصطناعية المملوءة بالغاز (هيدرات الغاز) لتخزين الهيدروجين أو الميثان بشكل أكثر أمانًا وأقل تكلفة.

يؤكد هذا الاكتشاف أنه حتى مع الماء - وهي مادة تبدو مألوفة - لا تزال هناك أسرار أساسية لم يتم استكشافها بالكامل بعد.

(VNA/Vietnam+)

المصدر: https://www.vietnamplus.vn/cac-nha-khoa-hoc-lan-dau-ghi-nhan-trang-thai-an-cua-nuoc-post1063380.vnp