Andrey Geim i Konstantin Novoselov smislili su kako učiniti vodu "mrtvom" i lišiti joj jedinstvenih svojstava otapanja, eksperimentirajući s najfinijim "sendvičima" od grafita i bor-nitrida, prema članku objavljenom u časopisu Science.
"Mrtva voda" nije samo zanimljiv znanstveni fenomen, njezino otkriće ima sasvim specifične primjene za druge znanosti, posebno za biologiju. Pomoći će nam da shvatimo zašto je voda toliko važna za postojanje života. S obzirom na ulogu koju voda igra u stvaranju proteinskih molekula, možemo reći da su tanki slojevi vode kipar života u doslovnom i prenesenom smislu ", kaže Andrey Geim sa Sveučilišta u Manchesteru (Velika Britanija).
Voda, kako objašnjavaju znanstvenici, danas ostaje jedna od najmisterioznijih tvari na Zemlji. Za razliku od "susjeda" na periodnom sustavu, kombinacija vodika i kisika ima abnormalno visoku točku vrenja i ledišta, neobičan toplinski kapacitet i sposobnost otapanja ogromnog broja organskih i anorganskih spojeva.
Ova "vještina" vode, pak, povezana je s njezinim drugim fizičkim svojstvom - visokim električnim dipolnim momentom. Ovom riječju znanstvenici razumiju kako su pozitivni i negativni naboji raspoređeni po molekuli. Molekule vode imaju vrlo visok dipolni moment, budući da se elektroni u njemu "privlače" na atom kisika, dok se pozitivno nabijeni atomi vodika, naprotiv, uklanjaju iz njih.
Znanstvenici su se dugo pitali zadržava li ta svojstva u slučajevima kada su molekule vode složene u nekoliko slojeva ili se mijenjaju u nešto sasvim drugo.
Game, Novoselov i njihovi kolege sa sveučilišta riješili su ovaj problem eksperimentirajući s osebujnim "sendvičima" sastavljenima od ultratankih grafitnih ploča i dvodimenzionalnih filmova bor-nitrida, strukturiranih otprilike na isti način kao i grafen, za čije su otkriće rusko-britanski fizičari dobili Nobelovu nagradu u 2010.
Koristeći list grafita kao "temelj", znanstvenici su na njega položili filmove bor-nitrida na takav način da su dobili svojevrsnu "kuću" s mnogo zasebnih "soba" širine i visine od nekoliko desetaka nanometara. Zahvaljujući tome, vrlo mali broj molekula vode mogao je ući u takve proreze, što je Geimu i njegovom timu omogućilo da vrlo precizno mjere svoja dielektrična i druga fizikalna svojstva.
Da bi to učinili, znanstvenici su u svaku takvu "sobu" donijeli iglu preosjetljivog mikroskopa s atomskom silom i promatrali koliko je dobro električno polje prodiralo kroz "sendvič" ravnih poluvodičkih materijala i vode, mijenjajući visinu i širinu cijele ove strukture.
Promotivni video:
Kao što pokazuju ova opažanja, svojstva tekućine dramatično su se promijenila ako se debljina njezinog sloja približila oznaci od dva nanometra. U ovom je slučaju voda postala "mrtva" i izgubila nevjerojatna dielektrična svojstva te prestala biti univerzalno otapalo.
“Znali smo da će se svojstva tankih slojeva vode vrlo razlikovati od ponašanja 'normalne' tekućine, ali nismo znali kako. Bili smo vrlo iznenađeni da su se doista razlikovali, ali ne u smjeru u kojem smo očekivali - male količine vode imale su izuzetno nizak, a ne visok stupanj polarizacije”, dodaje Laura Fumagalli, kolegica iz Geima.
Takvo je otkriće, kako napominje rusko-britanski fizičar, vrlo važno u kontekstu proučavanja evolucije života i traženja bližnjih, jer bi tanki filmovi izrađeni od vode mogli igrati važnu ulogu u evoluciji prvih složenih kemijskih molekula, uključujući DNK, i u životu prvih stanovnika. Zemlja.
