מים, אחד החומרים המוכרים ביותר על פני כדור הארץ, עדיין טומנים בחובם תעלומות רבות.
מדענים יפנים גילו זה עתה שלב חדש של מים הנקרא "מצב טרום-התכה", שבו מולקולות מים נשארות בעמדות קבועות כמו מוצק אך מסתובבות במהירות כמו נוזל.
המחקר, שנערך על ידי צוות בראשות פרופסור מקוטו טדוקורו (אוניברסיטת טוקיו למדעים), פורסם בכתב העת של האגודה האמריקאית לכימיה.
על ידי לכידת מים כבדים (D₂O) בננו-תעלות בקוטר של כ-1.6 ננומטר בתוך גביש מיוחד, הצוות השתמש בתהודה מגנטית גרעינית (NMR) במצב מוצק כדי לצפות ישירות במבנה ובדינמיקה של המים ה"כלואים".
התוצאות הראו שמים בננו-תעלות אינם קופאים ונמסים בדרך הרגילה. במקום זאת, לפני שהקרח נמס לחלוטין, מופיע שלב ביניים: שכבות של מים קפואים מתחלפות בשכבות של מולקולות מים הנעות באיטיות, ויוצרות מצב טרום-מותך.
נתוני NMR הראו גם שהמולקולות נותרו יציבות למדי כמו מוצקים אך הסתובבו במהירות כמעט כמו מים נוזליים.
לדברי פרופסור טדוקורו, "מצב טרום-התכה" נוצר כאשר מולקולות מים עם קשרי מימן לא שלמים מתחילות "להינמס" לפני שהקרח שומר על המבנה המקורי שלו, ויוצר מצב שהוא גם מוצק וגם נוזלי.
תגלית זו מסייעת להסביר טוב יותר את התנהגות המים כאשר הם כלואים בחללים קטנים ביותר, דבר חיוני לתהליכים ביולוגיים (כגון הובלת יונים על פני קרומי תאים) ולננוטכנולוגיה.
מבחינת יישומים, מדענים מאמינים כי שליטה במבנה הקרח יכולה לסלול את הדרך לחומרים חדשים כמו גבישים מלאכותיים מלאי גז (הידרטים של גז) לאחסון מימן או מתאן בצורה בטוחה וזולה יותר.
תגלית זו מאשרת שגם עם מים - חומר מוכר לכאורה - עדיין קיימים סודות בסיסיים שטרם נחקרו במלואם.
מקור: https://www.vietnamplus.vn/cac-nha-khoa-hoc-lan-dau-ghi-nhan-trang-thai-an-cua-nuoc-post1063380.vnp
תגובה (0)