Cicha woda, czyli nowy stan prostej substancji

Woda w dużej objętości ma względną przenikalność elektryczną ok. 80. Dzięki temu jej cząsteczki raczej łatwo reagują na pole elektryczne i zmieniają swoje ustawienie na prostopadłe do powierzchni. Graficznie oznacza się cząsteczkę wody jako elipsę, więc można sobie wyobrazić, że pod wpływem pola wszystkie te elipsy „stają na baczność”. Wiadomo było, że w cienkich warstwach działa to trochę inaczej – względna przenikalność maleje do 2, a cząsteczki nie ulegają wspomnianemu mechanizmowi. Tyle wiadomo z obserwacji w przekroju prostopadłym. Nie było jednak jasne, co się dzieje w przekroju równoległym – jak cząsteczki będą reagowały w rozległych cienkich warstwach, jakie występują np. w membranach biologicznych.

Autorzy pracy z „Nature” stworzyli kanały do badania właściwości wody pod mikroskopem sił atomowych. Szerokość kanałów wynosiła setki nanometrów, ale grubość – zaledwie kilka. Badacze zaobserwowali niezwykłe zjawisko. Kiedy grubość warstwy zmieniono na 1–2 nm – czyli dosłownie 4–5 warstw cząsteczek H2O – cząsteczki uległy polaryzacji w stopniu porównywalnym z kryształami ferroelektrycznymi. Jej względna przenikalność elektryczna nagle przekroczyła 1000, a przewodnictwo sięgnęło 3 S/m, czyli prawie tyle, co silnie zasolona woda morska albo najwyższej jakości kryształy jonowe (przewodzące prąd jonowy, nie elektronowy). Jest to zupełnie nowy stan dla wody, w którym osiąga ona niespotykane dotąd właściwości.

To odkrycie może zmienić nasz sposób rozumienia wielu zjawisk, takich jak funkcjonowanie kanałów jonowych i membran biologicznych. Może też pomóc w przemyśle – w projektowaniu lepszych membran do przepływu jonów, stosowanych w ogniwach energetycznych i bateriach. Równolegle jednak nadal potrzebne jest dalsze badanie tego zjawiska. Choć zostało zaobserwowane i wskazano możliwości jego wykorzystania, nie jest jeszcze do końca jasne, dlaczego ono w ogóle zachodzi, albo czy jest niezależne od materiału, w jakim taka cienka warstwa wody jest uwięziona.

Dlatego tzw. badania podstawowe są tak ważne. Nawet eksperymentując na prostej substancji, da się czasem trafić na coś, co radykalnie zmienia dotychczasową wiedzę.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.