Kategóriák 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

Megosztás
Írta:
arsratio
Címkék: nano víz

Legutóbbi tartalom

A fertőzések miatt jelenhettek meg az első melegvérű állatok

A láz hat millió évvel ezelőtt jelent meg az akkori állatoknál, mint a fertőzésekre adott immunválasz. Ezek az állatok viszont…

2019-06-15 9:52 du.

Rejtélyesen hatalmas tömeget fedeztek fel a naprendszer legnagyobb kráterében

Rejtélyesen hatalmas mennyiségű anyagot fedeztek fel a naprendszer legnagyobb kráterének számító holdi Déli-sark-Aitken medencében. A Baylor Egyetem új kutatása szerint…

2019-06-15 9:39 du.

Kiderült hol és mikor alakulhatott ki a kannabisz szívás

A kannabiszt már több évezrede termesztik Kelet-Ázsiában. Azonban viszonylag keveset lehet tudni a növény korai felhasználási módjairól és arról, hogy…

2019-06-15 9:32 du.

Az idegrendszer generációkon átívelő változásokat is képes kiváltani

A fonalférgek szinte az összes élőhelyen megtalálhatóak és az egyik legjobban tanulmányozott élőlényekként tartják számon őket. Amíg gyors szaporodásuk előnyös…

2019-06-13 9:03 du.

Komoly kapcsolat van a tojásokban lévő koleszterin és a szívproblémák között

Egy új felmérés szerint komoly szerepe van az elfogyasztott tojások számának, a szív- és érrendszeri problémák és az elhalálozás kockázatának…

2019-06-13 8:14 du.

Megoldást találtak a napelemek egyik alapvető hibájára

40 év után a Manchester Egyetem kutatói kiderítették mi is áll a napelemek egyik alapvető hibája mögött. A napelemek jelenleg…

2019-06-07 10:40 du.

Ez a weboldal cookie-kat használ.