Czego nie wiemy o wodzie?


Od czasu do czasu trafia się artykuł o niezwykłych właściwościach substancji tak powszechnie występujących i tak banalnych jak np. woda. Czego jeszcze możemy dowiedzieć się o wodzie? Oto kilka niezwykłych informacji. Autor tych artykułów  – Mariusz Błoński –  od wielu lat prowadzi serwis kopalniawiedzy.pl i udostępnia polskim czytelnikom wieści z portali Technology Review, New Scientist i innych. Publikuje w wielu serwisach internetowych artykuły z zakresu nauki i nowych technologii.

Nowy stan kwantowy.

George Reiter z University of Houston i jego koledzy odkryli kolejną niezwykłą właściwość wody. Przedstawili oni dowody sugerujące, że gdy uwięzimy molekuły wody w przestrzeni liczonej w nanometrach, powstaje „kwantowa” woda.

Reiter i jego zespół umieścili wodę w węglowych nanorurkach w temperaturze pokojowej i poddali ją bombardowaniu intensywnym strumieniem neutronów. Obserwując sposób rozpraszania się neutronów uczeni określali moment protonów znajdujących się wewnątrz nanorurek. Okazało się, że protony w wodzie zamkniętej w nanorurkach zachowują się odmiennie od protonów w wodzie znajdującej się w większym pojemniku. Odchylenie od dystrybucji momentów protonów od tego obserwowanego normalnie jest tak duże, że sądzimy, iż woda zamknięta w skali nano może być opisywana jako znajdująca się w jakościowo odmiennym stanie kwantowym – stwierdzili uczeni. Co więcej, nie wykluczają oni, że może istnieć jakiś rodzaj koherencji kwantowej w wodzie w skali nano. A jeśli tak, to w przyszłości prawdopodobnie uda się ją zmierzyć.

Odkrycie to może mieć kolosalne znaczenie dla zrozumienia otaczającego nas świata. Musimy bowiem pamiętać, że woda w organizmach żywych w bardzo wielu momentach zostaje zamknięta w skali nano. Na przykład wówczas, gdy przechodzi przez kanały jonowe błon komórkowych. Nie od dzisiaj wiadomo, że przepływ przez te kanały jest o wiele rzędów wielkości bardziej intensywny niż wskazują współczesne modele dynamiki płynów. Niewykluczone, że dzieje się tak właśnie ze względu na nowe właściwości kwantowe wody.

Reiter i jego koledzy zauważają jednocześnie, że nowo odkryte zjawisko występuje tylko wówczas, gdy woda jest otoczona przez neutralne molekuły, takie jak węgiel. Nie pojawi się ono w obecności wielu współcześnie używanych materiałów jak chociażby takich, wykorzystywanych do budowy membran do wymiany protonów np. w ogniwach paliwowych. To z kolei oznacza, że membrany takie można znacząco udoskonalić za pomocą węglowych nanorurek.

Trójkątne krople

Tak powszechna na naszej planecie woda skrywa jeszcze wiele tajemnic. Naukowcy z University of Nottingham badają krople wody, gdyż, jak mówią, pozwalają one symulować dynamikę tak różnych obiektów jak czarne dziury i atomy.

Niektórzy uczeni mówiąc o horyzoncie zdarzeń, czyli sferze otaczającej czarną dziurę, używają porównania do membrany utrzymywanej przez napięcie powierzchniowe. Podobne siły działają na atomy.

Richard Hill i Laurence Eaves z University of Nottingham lewitowali krople wody za pomocą zjawiska znanego jako diamagnetyzm. Polega ono na indukowaniu w ciele, znajdującym się w zewnętrznym polu magnetycznym, własnego przeciwnego pola magnetycznego. Gdy krople uniosły się, uczeni przyłożyli dwie elektrody, które spowodowały obracanie się kropli. Okazało się, że gdy kropla o średnicy 1 centymetra osiągnęła prędkość około 3 obrotów na sekundę, zmieniła kształt na trójkątny. Dotychczas nikomu nie udało się zaobserwować tego zjawiska w praktyce.

Vitor Cardoso z University of Missisippi mówi: przełomowe znaczenie tego eksperymentu polega na tym, że w prosty sposób można przedstawić wyniki 100 lat badań nad dynamiką płynów.

, ,