Fizicienii au reușit să examineze în detaliu tranziția apei lichide către forma de sticlă amorfă, evitând cristalizarea, prin utilizarea unei matrice lipidice speciale și a unor fascicule de raze X și neutroni.
Deși acoperă peste 70% din suprafața globului, apa continuă să ascundă numeroase mistere moleculare. În general, la temperaturi reduse, apa formează o rețea rigidă și ordonată de gheață cristalină. Totuși, în condiții extreme, poate să se transforme în „apă sticloasă”, o stare amorfă în care moleculele sunt înghețate într-o structură dezordonată. Până recent, observarea directă a acestei tranziții de fază a fost imposibilă din cauza cristalizării rapide din așa-numitul domeniu termic inaccesibil, sub −45 °C.
Un nou studiu condus de fizicianul Raffaele Mezzenga de la ETH Zurich, în colaborare cu Organizația Australiană pentru Știință și Tehnologie Nucleară (ANSTO), a permis cercetătorilor să captiveze cantități microscopice de apă între straturi de fitantriol, un alcool gras stabil și fluid. Această matrice lipidică a prevenit formarea cristalelor de gheață pe măsură ce temperatura a scăzut. Echipa a combinat simulările pe calculator cu liniile de fascicul de raze X de sincrotron (SAXS/WAXS) și spectrometrele cu neutroni de la ANSTO. Măsurătorile au studiat dinamica atomilor de hidrogen în intervale de la microsecunde la picosecunde.
Rezultatele sugerează că transformarea sticloasă se produce într-un interval de temperatură mult mai înalt și mai larg decât se considera anterior. Mai precis, încetinirea dinamicii moleculare apare între −35 °C și −21 °C, unde mișcarea cinetică a moleculelor de apă devine extrem de lentă. În plus, tranziția structurală sticloasă se finalizează între −74 °C și −64 °C, când apa se fixează definitiv într-o formă solidă, dar dezordonată. În afară de clarificarea fizicii apei la nivel nanometric, rezultatele au implicații practice semnificative în criogenie, îmbunătățirea proceselor de conservare a țesuturilor biologice și congelarea sofisticată a alimentelor, scrie ScienceAlert.
Vă mai sugerăm să citiți și:
– Câte miliarde de litri de apă consumă centrele de date cu adevărat?
– O structură gigantică se află sub gheața Antarcticii
– Test de cultură generală. De ce apar flori de gheață pe feronerie iarna?
– Cum este viața în cel mai frigoros oraș din lume? Mâncarea îngheață în câteva secunde!
