Andrejs Geims un Konstantīns Novoselovs izdomāja, kā padarīt ūdeni "mirušu" un atņemt tam unikālās šķīdināšanas īpašības, eksperimentējot ar izsmalcinātākajām grafīta un bora nitrīda "sviestmaizēm", teikts žurnālā Science publicētajā rakstā.
"Nāves ūdens" nav tikai interesanta zinātniska parādība, tā atklāšanai ir diezgan specifiski pielietojumi citām zinātnēm, īpaši bioloģijai. Tas mums palīdzēs saprast, kāpēc ūdens ir tik svarīgs dzīves pastāvēšanai. Ņemot vērā ūdens lomu olbaltumvielu molekulu veidošanā, mēs varam teikt, ka plāni ūdens slāņi ir dzīves tēlnieki tiešā un pārnestā nozīmē, "saka Andrejs Geims no Mančestras universitātes (Lielbritānija).
Ūdens, kā skaidro zinātnieki, šodien joprojām ir viena no noslēpumainākajām vielām uz Zemes. Atšķirībā no periodisko tabulu "kaimiņiem", ūdeņraža un skābekļa kombinācijai ir neparasti augsta viršanas un sasalšanas temperatūra, neparasta siltuma jauda un spēja izšķīdināt milzīgu skaitu organisko un neorganisko savienojumu.
Šī ūdens "prasme" savukārt ir saistīta ar citu tā fizisko īpašību - augstu elektrisko dipola momentu. Ar šo vārdu zinātnieki saprot, kā pozitīvie un negatīvie lādiņi tiek sadalīti visā molekulā. Ūdens molekulām ir ļoti augsts dipola moments, jo tajā esošos elektronus "piesaista" skābekļa atoms, un pozitīvi lādētie ūdeņraža atomi, gluži pretēji, no tiem tiek noņemti.
Zinātnieki jau sen domāja, vai tas saglabā šīs īpašības gadījumos, kad ūdens molekulas ir sakrautas dažos slāņos, vai arī tās mainās uz pavisam citu.
Spēle, Novoselovs un viņu kolēģi universitātē atrisināja šo problēmu, eksperimentējot ar savdabīgām "sviestmaizēm", kas samontētas no ultratievām grafīta plāksnēm un divdimensiju bora nitrīda plēvēm, kas strukturētas aptuveni tāpat kā grafēns, par kura atklājumu krievu un britu fiziķi saņēma Nobela prēmiju. 2010. gadā.
Izmantojot grafīta loksni kā "pamatu", zinātnieki tam virsū uzlika bora nitrīda plēves tā, ka ieguva sava veida "māju" ar daudzām atsevišķām "telpām" vairāku desmitu nanometru platumā un augstumā. Pateicoties tam, ļoti mazs skaits ūdens molekulu varēja nokļūt šādās laika nišās, kas ļāva Geimam un viņa komandai ļoti precīzi izmērīt to dielektriskās un citas fizikālās īpašības.
Lai to izdarītu, zinātnieki katrā šādā "telpā" ienesa supersensitīva atomu spēka mikroskopa adatu un novēroja, cik labi elektriskais lauks iekļūst caur plakano pusvadītāju materiālu un ūdens "sviestmaizi", mainot visas šīs konstrukcijas augstumu un platumu.
Reklāmas video:
Kā parādīja šie novērojumi, šķidruma īpašības krasi mainījās, ja tā slāņa biezums tuvojās divu nanometru atzīmei. Šajā gadījumā ūdens kļuva "miris" un zaudēja pārsteidzošās dielektriskās īpašības un pārstāja būt universāls šķīdinātājs.
"Mēs zinājām, ka plānu ūdens slāņu īpašības ļoti atšķirsies no tā, kā izturas" normāls "šķidrums, taču mēs nezinājām, kā. Mēs bijām ļoti pārsteigti, ka tie patiešām bija atšķirīgi, taču ne tajā virzienā, kādu gaidījām - maziem ūdens daudzumiem bija ārkārtīgi zema, nevis augsta polarizācijas pakāpe,”piebilst Geim kolēģe Laura Fumagalli.
Šāds atklājums, kā atzīmēja krievu un britu fiziķis, ir ļoti svarīgs dzīves attīstības izpētē un līdzcilvēku meklēšanā, jo no ūdens izgatavotajām plānajām plēvēm varētu būt nozīmīga loma pirmo sarežģīto ķīmisko molekulu, ieskaitot DNS, attīstībā un pirmo iedzīvotāju dzīvē. Zeme.
