Podľa článku zverejneného v časopise Science Andrey Geim a Konstantin Novoselov prišli na to, ako „zneškodniť“vodu a pripraviť ju o jedinečné rozpúšťacie vlastnosti, experimentujú s najlepšími „sendvičmi“grafitu a nitridu bóru.
„Mŕtva voda“nie je len zaujímavý vedecký fenomén, jej objav má celkom špecifické aplikácie pre iné vedy, najmä biológiu. Pomôže nám pochopiť, prečo je voda pre existenciu života taká dôležitá. Ak vezmeme do úvahy úlohu, ktorú hrá voda pri formovaní molekúl bielkovín, môžeme povedať, že tenké vrstvy vody sú sochármi života v doslovnom a obrazovom zmysle, “hovorí Andrey Geim z University of Manchester (UK).
Voda, ako vysvetľujú vedci, dnes zostáva jednou z najtajomnejších látok na Zemi. Na rozdiel od svojich „susedov“v periodickej sústave má kombinácia vodíka s kyslíkom neobvykle vysoký bod varu a tuhnutia, neobvyklú tepelnú kapacitu a schopnosť rozpúšťať obrovské množstvo organických a anorganických zlúčenín.
Táto „zručnosť“vody je zase spojená s jej ďalšími fyzikálnymi vlastnosťami - vysokým elektrickým dipólovým momentom. Týmto slovom vedci chápu, ako sú kladné a záporné náboje rozložené v celej molekule. Molekuly vody majú veľmi vysoký dipólový moment, pretože elektróny v nej sú „priťahované“k atómu kyslíka a pozitívne nabité atómy vodíka sú z nich naopak odstraňované.
Vedcov už dlho zaujíma, či si tieto vlastnosti zachováva v prípadoch, keď sú molekuly vody naskladané v niekoľkých vrstvách, alebo či sa zmenia na niečo úplne iné.
Game, Novoselov a ich kolegovia z univerzity tento problém vyriešili experimentom so zvláštnymi „sendvičmi“zostavenými z ultratenkých grafitových platní a dvojrozmerných fólií z nitridu bóru štruktúrovaných rovnakým spôsobom ako grafén, za objav ktorých dostali rusko-britskí fyzici Nobelovu cenu v roku 2010.
Vedci použili vrstvu „grafitu“ako „základ“a položili na ňu filmy z nitridu bóru tak, že dostali akýsi „dom“s mnohými samostatnými „miestnosťami“v šírke a výške niekoľkých desiatok nanometrov. Vďaka tomu sa do takýchto slotov mohlo dostať veľmi malé množstvo molekúl vody, čo umožnilo Geimovi a jeho tímu veľmi presne zmerať ich dielektrické a iné fyzikálne vlastnosti.
Vedci za týmto účelom priniesli do každej takejto „miestnosti“ihlu supersenzitívneho mikroskopu s atómovou silou a sledovali, ako dobre elektrické pole preniklo cez „sendvič“plochých polovodičových materiálov a vody, čím zmenilo výšku a šírku celej tejto štruktúry.
Propagačné video:
Ako ukázali tieto pozorovania, vlastnosti kvapaliny sa dramaticky zmenili, ak sa hrúbka jej vrstvy priblížila k hranici dvoch nanometrov. V tomto prípade voda „zomrela“, stratila úžasné dielektrické vlastnosti a prestala byť univerzálnym rozpúšťadlom.
Vedeli sme, že vlastnosti tenkých vrstiev vody budú veľmi odlišné od toho, ako sa správa 'normálna' kvapalina, ale nevedeli sme, ako. Boli sme veľmi prekvapení, že sa skutočne líšili, ale nie v smere, ktorý sme očakávali - malé množstvo vody malo extrémne nízku, nie vysokú mieru polarizácie, “dodáva Laura Fumagalli, kolegyňa z Geimu.
Taký objav, ako poznamenáva rusko-britský fyzik, je veľmi dôležitý v kontexte štúdia vývoja života a hľadania bližných ľudí, pretože tenké filmy vyrobené z vody môžu hrať dôležitú úlohu pri vývoji prvých komplexných chemických molekúl vrátane DNA a pri živote prvých obyvateľov. Zem.