پژوهشی تازه ثابت کرد: آب در دماهای پایین به دو مایع مختلف تقسیم می‌شود

محققان دانشگاه بیرمنگام و دانشگاه ساپینزای رم دریافته‌اند که آب می‌تواند در دماهای پایین از یک شکل مایع به یک شکل متراکم‌تر از مایع تبدیل شود. این ایده اولین بار در حدود 30 سال پیش مطرح شد، اما به خاطر تمایل شدید آب به یخ زدن در دماهای پایین، اثبات آن دشوار بود.

بر اساس بیانیه دانشگاه بیرمنگام، این یافته‌های جدید می‌توانند گام مهمی در تایید فرضیه گذر فاز مایع به مایع باشند. پژوهشگران برای بررسی این ایده از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری استفاده کردند تا دقیقا دریابند که چه ویژگی‌هایی این دو مایع را در سطح میکروسکوپی از هم متمایز می‌کنند.

دانشمندان فهمیده‌اند که مولکول‌های آب در تراکم بالا به نحوی خود را سامان‌دهی می‌کنند که می‌توانند به لحاظ چینش پیچیده تلقی شوند. از این رو، می‌توان ادعا کرد که مولکول‌ها در مایع‌های متراکم درهم‌تنیده هستند. از طرف دیگر، مولکول‌های مایعات کم‌تراکم عمدتاً حلقه‌های ساده‌ای می‌سازند و به همین خاطر درهم‌تنیده نیستند.

تایید یک نظریه 30 ساله درباره آب

«آندریاس نئوپیتو»، دانشجوی مقطع دکتری دانشگاه بیرمنگام و دکتر «دوایپایان چاکرابارتی» در مقاله‌ای که در این باره در مجله Nature Physics منتشر کرده‌اند، می‌گویند: «این یافته رویکرد کاملا جدیدی را در قبال این مشکل تحقیقاتی 30 ساله فراهم می‌کند و خوشبختانه تازه اول راه خواهد بود.»

محققان در شبیه‌سازی‌های خود ابتدا یک مدل کلوئیدی از آب و بعد دو مدل مولکولی رایج آب را در نظر گرفتند. ذرات کلوئید هزاران بار بزرگ‌تر از مولکول‌های معمولی آب هستند. این ذرات به خاطر همین اندازه بزرگ و سرعت حرکت نسبتا پایین خود انتخاب می‌شوند و البته اندازه اتمی و مولکولی کمتری دارند.

چاکرابارتی می‌گوید: «مدل کلوئیدی آب ذره‌بینی به درون مولکول آب است و به ما اجازه می‌دهد تا از اسرار مربوط به داستان این دو مایع پرده برداریم.» محققان انتظار دارند که مدل آن‌ها بستر تحقیقات جدید در زمینه این نظریه را فراهم کند و تعریف مایعات «درهم‌تنیده» را حتی برای سایر مایعات از جمله سیلیکون گسترش دهد.