Физики из Кембриджского университета обнаружили, что вода в слое из одной молекулы не ведет себя ни как жидкость, ни как твердое тело. Кроме того, при высоких давлениях такая структура становится сверхпроводящей.
Вода слоем в одну молекулу — это не теоретическая концепция, а распространенная форма, объясняют ученые. Такие структуры можно встретить между мембранами клеток или в крошечных наноразмерных полостях геологических материалов. До сих пор поведение этой воды оставалось загадкой.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые использовали комбинацию вычислительных подходов, чтобы обеспечить исследование на уровне одного слоя воды. Они обнаружили, что вода, сформировавшая тонкий слой, проходит через несколько фаз, включая гексатическую и суперионную фазы.
Фазовые состояния монослоя воды при различных температурах и давлении. Изображение: Venkat Kapi et al., Nature
В гексатической фазе вода действует не как твердое тело и не как жидкость, а как нечто среднее. Атомы кислорода образуют твердую решетку, а протоны текут через решетку, как жидкость или дети, бегущие по лабиринту. При высоких давлениях такая вода переходит в суперионную фазу. Она становится очень проводящей, быстро продвигая протоны сквозь лед, что напоминает поток электронов в проводнике.
Понимание поведения воды в наномасштабе имеет решающее значение для многих новых технологий, отмечают ученые. Например, успех лечения зависит от того, как будет реагировать вода, попавшая в небольшие полости в нашем теле. Кроме того, такие фазовые состояния могут быть полезны для разработки электролитов с высокой проводимостью для аккумуляторов, опреснения воды и транспортировки жидкостей без трения.
Читать далее:
Физики объяснили «космическую нестыковку» Хокинга: как это изменит науку
Посмотрите на фотографии Солнца в рекордном разрешении
Космический самолет доставит грузы на МКС и приземлится в обычном «аэропорту»