Kategóriék Fizika

A víz váratlanul viselkedik a nano-csövekben

Mindannyian tudjuk, hogy tenger szinten a víz 100 oC-on forr fel. Tudósok már korábban bebizonyították hogy zárt környezetben ez a forráspont lényegesen lecsökkenthető.

Egy új csapat most először sikeresen bemutatta, hogy nanocsövekbe –a Földön fellelhető legkisebb zárt tér – zárt víz szokatlan módon reagál. Az alacsonyabb hőmérsékleten történő forrás helyett a víz még bőven 100 oC felett is szilárdra fagy.

Michael Strano

A hatás sokkal jelentősebb, mint azt korábban feltételeztük.” Mondja Michael Strano Massachusetts Technológiai Intézet (MIT) vezető kutatója. „Ha a folyadékot nanocsőbe zárjuk, a halmazállapot tulajdonságai lényegesen megváltoznak

A halmazállapot tulajdonság leírja, hogy a víz hogyan változik szilárd, folyékony és gázhalmazállapot között.

Habár eddig is úgy gondolták, hogy a folyadék nanocsövekben máshogy vált halmazállapotot, mégis senki nem gondolt arra, hogy a hatás ennyire szélsőséges vagy, hogy ebbe az irányba történik.

Az eddigi feltevés az volt, hogy a sokkal kissebb tér lecsökkenti, nem pedig növeli a fagyáspontot, és a legmerészebbek is csak 10 oC-os eltérésre számítottak. Úgy néz ki, hogy ennek pont az ellentéte igaz.

A csapat egyik kísérleté során a víz 105 oC fagyott meg – ami bőven a forráspont felet van.

A kutatóknak nagy kihívást jelentett a pontos hőmérsékletmérés a csövekben anélkül, hogy az zavarta volna magát a kísérletet. 105 oC-on volt a legalacsonyabb hőmérséklet, amit teszteltek és a tényleges fagyáspont ezért akár 151 oC is lehetett.

Ez a kísérlet rávilágít arra, hogy habár a víz a bolygónk egyik leggyakoribb anyaga, még mindig nem ismerjük teljesen. Korábban, ebben a hónapban, tudósok bizonyítékot találtak rá hogy a víznek valójában két folyékony halmazállapota van, és nem csak az az egy, amiről a középiskolában tanultunk.

Szóval mi történik a nanocsövekben mégis, hogy ennyire megváltozik a víz tulajdonsága?

szén nanocsövek

Először is vegyük figyelembe, hogy ezek a csövek nagyon kicsik. Szerkezetileg úgy néznek ki mint egy szívószál, vagy fölül és alul nyitott cilinder. De a csövek átmérője olyan kicsi hogy nanométerbe –ami a méter milliárdod része- kell mérni őket.

Amikor a víz már a csövekben volt a kutatók egy vibrációs spektroszkópia nevű eljárás segítségével tudták követni a víz mozgását, amiből pedig következtetni lehet arra, hogy az szilárd, folyékony vagy gáz-halmazállapotban van e.

Ez volt az első alkalom, hogy bárki használta volna ezt a technikát, és ez segítette a kutatókat ahhoz, hogy bebizonyítsák, a csövek átmérője okozza a nagy különbséget a fagyáspont eltolódásában.

A csapat azt is felfedezte, hogy már a 1,05 és a 1,06 nanométeres csövekben lévő víz fagyáspontja között is több mint 10 oC eltérés van.

Korábbi kutatások, amik a víz viselkedését vizsgálták kis helyeken, ellentétes eredményekhez vezettek, de ez, valószínűleg azért van, mert az általuk végzett kísérletekben nem tudták a csövek átmérőjét olyan pontosan megmérni, mint a MIT csapata. Eddig senki nem gondolta volna, hogy ilyen kicsi eltérés is ekkora különbséghez vezethet.

Nehéz találgatni, amikor az ember ilyen kis tereket vizsgál.” Mondta StranoEz egy még nagyon ismeretlen terület.

Még mindig rengeteg minden van, amit a csapat nem ért – például hogy a víz egyáltalán hogyan képes bejutni a csövekbe mikor azokat eddig víztaszító hatásúaknak gondolták.

A kutatók még nem hajlandóak „jég”-nek nevezni a csövekben lévő vizet, mert még nem tudni biztosra, hogy annak a kristályszerkezete megegyezik e természetesen létrejövő jégével. „Nem szükségszerűen jég, de jégre nagyon hasonlító.” Mondta Strano.

A csapat tovább folytatja a kutatást, hogy pontosabb képet kapjunk arról, hogy pontosan mi is történik a vízzel a csőben.

Azon felül, hogy ez a kutatás ráébresztett minket, hogy milyen fura is a víz, lényeges gyakorlati alkalmazásokhoz is vezethet a kutatás.

A legbiztatóbb ilyen ötlet eddig az úgynevezett „jég kábel” ami szobahőmérséklet mellet is megtartaná a jég egyedi elektromos és termikus tulajdonságait – mint például az, hogy 10 szer olyan jól vezeti a protonokat, mint más elektromos vezető anyagok.

Így egy nagyon biztos víz kábelt kapunk, szoba hőmérsékleten” mondta Strano.

Az eredményeket a csapat a Nature Nanotechnology-ban tette közzé.

Forrás: www.sciencealert.com

Disqus Comments Loading...
Megosztás
Írta:
arsratio

Legutóbbi tartalom

A tengervizet is hidrogénné bontja egy új technológia

A San Franciscói öbölben a Stanford Egyetem kutatóinak sikerült saját fejlesztésű berendezésükkel hidrogén üzemanyaggá alakítani a tengervizet napfény és egy…

2019-03-21 9:24 du.

Fénnyel lebegtettek tárgyakat

A Caltech mérnökei képesek voltak pusztán fény segítségével lebegtetni és meghajtani az általuk fejlesztett, nanoméretű mintázattal rendelkező tárgyakat. A kutatás hatalmas…

2019-03-21 8:34 du.

Az emberi aktivitás miatt leegyszerűsödött a csimpánzok viselkedése és ‘kultúrája’

Az emberek után a csimpánzok viselkedése az egyik legváltozatosabb az állatok között. Ezek a különbségek rengeteg területen megmutatkoznak; például az…

2019-03-20 8:43 du.

Feltámadnak a vírusok az űrben

A NASA új felmérése szerint a Nemzetközi Űrállomás küldetéseiben részt vevő legénység tagjainak felében újraaktiválódott a herpesz vírus. Bár az…

2019-03-19 8:46 du.

Mindössze egy gén beültetésével ismét láttak a megvakult egerek

A Kaliforniai Egyetem kutatói mindössze egyetlen, a zöld fény észleléséért felelős receptor kódolásáért felelő gén vak egerekbe történő beültetésével egy…

2019-03-19 8:08 du.

Mégsem tűnik lehetetlen feladatnak információt kinyerni egy feketelyukból

A fizikusok egy 7 kvantumbites kvantumszámítógép segítségével készítettek szimulációt arról, hogy az információ hogyan "oszlana szét" egy fekete lyuk belsejében.…

2019-03-17 5:39 du.

Ez a weboldal cookie-kat használ.