کشف حالت جدیدی از مولکول‌های آب

کشف اخیر انجام شده توسط یک تیم از دانشمندان، نشان دهنده یک مشخصه بی‌بدیل و منحصر به فرد از آب است که با تعریف اساسی آن در تضاد است.

آب یکی از چند موادی است که می‌تواند در هر سه شکل ماده یعنی جامد، مایع یا گاز وجود داشته باشد اما با توجه به یافته‌های اخیر، مولکول‌های آب در فضاهای بسیار محدود به شکل یک ساختار تونل مانند درمی‌آیند. این واقعیت اعجاب آور نشان می‌دهد که تونلی بودن مولکول‌های آب یک چیز کاملا جدید است و با حالت جامد، مایع یا گازی آب مطابقت ندارد.

محققان در دپارتمان انرژی آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) دریافتند که مولکول‌های آب در کانال‌های فوق العاده کوچک شش ضلعی از یک بریل معدنی با اندازه 5 آنگستروم محبوس می‌شوند.

یک انگستروم 1/10 میلیاردم یک متر است و اندازه اتمها معمولا حدود یک آنگستروم در قطر است.

الکساندر کولنسیکوو مولف این پژوهش از بخش مهندسی مواد شیمیایی و دپارتمان انرژی آزمایشگاه ملی اوک ریج اظهار کرد: این آب در دماهای پایین، حرکت کوانتومی را از دیواره‌های جدا نشان می‌دهد که این امر در مکانیک کلاسیک ممنوع است. این بدان معنی است که اتمهای اکسیژن و هیدروژن از مولکول آب از یکدیگر جدا شده و در نتیجه با هم و به طور همزمان در تمام این شش ضلعی متقارن وجود خواهند داشت.

به گفته کولنسیکوو، این اتفاق یکی از آن پدیده‌هایی است که تنها در مکانیک کوانتومی رخ می‌دهد و هیچ مشابهی در زندگی روزمره ما ندارد.

مکانیک کوانتومی که به عنوان نظریه کوانتومی نیز شناخته شده است، شامل نظریه‌ای درباره ماده، تابش الکترومغناطیسی و تعامل میان ماده و تابش است.

این پژوهش به دانشمندان کمک خواهد کرد تا بتوانند عمیقا خواص ترمودینامیکی و رفتار آب را در محیط‌های بسیار محدود مانند انتشار و انتقال آب در کانال‌های غشاء سلول در نانولوله‌های کربنی و در امتداد مرز دانه و در رابط‌های معدنی درک کنند.

این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.

منبع: ایسنا