Andrey Geim og Konstantin Novoselov har funnet ut hvordan man kan gjøre vannet "dødt" og frata det for dets unike oppløsningsegenskaper, og eksperimentere med de fineste "sandwichene" av grafitt og bornitrid, ifølge en artikkel publisert i tidsskriftet Science.
"Dødt vann" er ikke bare et interessant vitenskapelig fenomen, dets oppdagelse har ganske spesifikke anvendelser for andre vitenskaper, spesielt biologi. Det vil hjelpe oss å forstå hvorfor vann er så viktig for livets eksistens. Med tanke på hvilken rolle vann spiller i dannelsen av proteinmolekyler, kan vi si at tynne vannlag er skulptørene i livet i bokstavelig og figurativ forstand, sier Andrey Geim fra University of Manchester (UK).
Vann, som forskere forklarer, er i dag et av de mest mystiske stoffene på jorden. I motsetning til "naboer" på det periodiske systemet, har kombinasjonen av hydrogen og oksygen et unormalt høyt kokepunkt og frysepunkt, uvanlig varmekapasitet og evnen til å oppløse et stort antall organiske og uorganiske forbindelser.
Denne "ferdigheten" med vann er i sin tur assosiert med dens andre fysiske egenskap - et høyt elektrisk dipolmoment. Med dette ordet forstår forskere hvordan de positive og negative ladningene fordeler seg gjennom molekylet. Vannmolekyler har et veldig høyt dipolmoment, siden elektronene i det "tiltrekkes" av oksygenatomet, og de positivt ladede hydrogenatomer, tvert imot, fjernes fra dem.
Forskere har lenge lurt på om det beholder disse egenskapene i tilfeller der vannmolekyler er stablet i noen få lag, eller om de endres til noe helt annet.
Game, Novoselov og deres kolleger ved universitetet løste dette problemet ved å eksperimentere med særegne "smørbrød" samlet fra ultratynne grafittplater og todimensjonale bornitridfilmer, strukturert på omtrent samme måte som grafen, for hvis oppdagelse russisk-britiske fysikere mottok Nobelprisen. i 2010.
Ved å bruke et ark med grafitt som et "fundament" la forskerne bornitridfilmene på toppen av det på en slik måte at de fikk et slags "hus" med mange separate "rom" i bredden og høyden på flere titalls nanometer. Takket være dette kunne et veldig lite antall vannmolekyler komme inn i slike spor, noe som tillot Geim og hans team å måle deres dielektriske og andre fysiske egenskaper veldig nøyaktig.
For å gjøre dette brakte forskere nålen til et overfølsomt atomkraftmikroskop til hvert slike "rom" og observerte hvor godt det elektriske feltet trengte gjennom "sandwichen" med flate halvledermaterialer og vann, og endret høyden og bredden på hele denne strukturen.
Kampanjevideo:
Som disse observasjonene viste, endret væskeegenskapene seg dramatisk hvis tykkelsen på laget hans nærmet seg merket av to nanometer. I dette tilfellet ble vannet "dødt" og mistet sine fantastiske dielektriske egenskaper og sluttet å være et universelt løsningsmiddel.
“Vi visste at egenskapene til tynne lag med vann ville være veldig forskjellige fra hvordan en 'normal' væske oppfører seg, men vi visste ikke hvordan. Vi var veldig overrasket over at de var veldig forskjellige, men ikke i den retningen vi forventet - små mengder vann hadde ekstremt lav, ikke høy grad av polarisering,”legger Laura Fumagalli, en kollega til Geim.
En slik oppdagelse, som bemerket av den russisk-britiske fysikeren, er veldig viktig i sammenheng med å studere livets evolusjon og søke etter medmennesker, siden tynne filmer laget av vann kan spille en viktig rolle i utviklingen av de første komplekse kjemiske molekylene, inkludert DNA, og i livet til de første innbyggerne. Jord.
