นักวิทยาศาสตร์ได้บันทึกสถานะ "ที่ซ่อนเร้น" ของน้ำได้เป็นครั้งแรก

นักวิทยาศาสตร์เพิ่งค้นพบสถานะใหม่ของน้ำที่เรียกว่า "สถานะก่อนหลอมเหลว" ซึ่งโมเลกุลของน้ำยังคงอยู่ในตำแหน่งคงที่เหมือนของแข็ง แต่หมุนอย่างรวดเร็วเหมือนของเหลว

น้ำ ซึ่งเป็นหนึ่งในสารที่คุ้นเคยมากที่สุดบนโลก ยังคงเต็มไปด้วยปริศนามากมาย

นักวิทยาศาสตร์ ชาวญี่ปุ่นเพิ่งค้นพบสถานะใหม่ของน้ำที่เรียกว่า "สถานะก่อนการหลอมเหลว" ซึ่งโมเลกุลของน้ำยังคงอยู่ในตำแหน่งคงที่เหมือนของแข็ง แต่หมุนอย่างรวดเร็วเหมือนของเหลว

งานวิจัยนี้ดำเนินการโดยทีมงานที่นำโดยศาสตราจารย์มาโกโตะ ทาโดโคโระ (มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์แห่งโตเกียว) และได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Journal of the American Chemical Society

ด้วยการดักจับน้ำหนักมาก (D₂O) ไว้ในนาโนแชนเนลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.6 นาโนเมตรภายในผลึกชนิดพิเศษ ทีมวิจัยได้ใช้เทคนิคการเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์แบบของแข็ง (NMR) เพื่อสังเกตโครงสร้างและพลวัตของน้ำที่ "ถูกกักขัง" ไว้โดยตรง

ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า น้ำในนาโนแชนเนลไม่ได้แข็งตัวและละลายในลักษณะปกติ แต่ก่อนที่น้ำแข็งจะละลายหมด จะเกิดสภาวะกลางขึ้น คือ ชั้นของน้ำแข็งสลับกับชั้นของโมเลกุลน้ำที่เคลื่อนที่ช้าๆ ทำให้เกิดสภาวะก่อนละลาย

ข้อมูลจาก NMR ยังแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลยังคงมีความเสถียรพอสมควรเหมือนของแข็ง แต่หมุนด้วยความเร็วเกือบเท่ากับน้ำที่เป็นของเหลว

ศาสตราจารย์ทาโดโคโรกล่าวว่า "สภาวะก่อนการหลอมเหลว" เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของน้ำที่มีพันธะไฮโดรเจนไม่สมบูรณ์เริ่ม "ละลาย" ก่อนที่น้ำแข็งจะคงโครงสร้างเดิมไว้ ทำให้เกิดสภาวะที่มีทั้งของแข็งและของเหลวในเวลาเดียวกัน

การค้นพบ นี้ช่วยอธิบายพฤติกรรมของน้ำเมื่อถูกจำกัดอยู่ในพื้นที่ขนาดเล็กมากได้ดียิ่งขึ้น ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการทางชีววิทยา (เช่น การขนส่งไอออนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์) และต่อนาโนเทคโนโลยี

ในแง่ของการประยุกต์ใช้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการควบคุมโครงสร้างของน้ำแข็งอาจปูทางไปสู่วัสดุใหม่ๆ เช่น ผลึกที่บรรจุแก๊สเทียม (ไฮเดรตแก๊ส) เพื่อกักเก็บไฮโดรเจนหรือมีเทนได้อย่างปลอดภัยและประหยัดยิ่งขึ้น

การค้นพบนี้ยืนยันว่า แม้แต่น้ำ ซึ่งเป็นสารที่ดูเหมือนคุ้นเคยกันดี ก็ยังมีปริศนาพื้นฐานอีกมากมายที่ยังไม่ได้รับการสำรวจอย่างครบถ้วน

(VNA/เวียดนาม+)

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