Sử dụng tia laser tia X, các nhà nghiên cứu đã có thể theo dõi sự biến đổi giữa hai trạng thái lỏng khác nhau của nước. Ở khoảng âm 63 độ C, hai chất lỏng tồn tại ở các chế độ áp suất khác nhau với mật độ chênh lệch 20 phần trăm. Bằng cách thay đổi nhanh chóng áp suất trước khi mẫu có thể đông lại, có thể quan sát chất lỏng này chuyển thành chất lỏng khác trong thời gian thực.
Bằng cách sử dụng tia laser tia X, các nhà nghiên cứu tại Đại học Stockholm đã có thể theo dõi sự chuyển hóa giữa hai trạng thái lỏng khác nhau của nước, cả hai đều được tạo ra từ các phân tử H2O. Ở khoảng -63 độ C, hai chất lỏng tồn tại ở các chế độ áp suất khác nhau với mật độ chênh lệch 20%. Bằng cách thay đổi nhanh chóng áp suất trước khi mẫu có thể đông lại, có thể quan sát chất lỏng này chuyển thành chất lỏng khác trong thời gian thực. Phát hiện của họ được công bố trên tạp chí Science .
Nước, vừa phổ biến vừa cần thiết cho sự sống trên Trái đất, hoạt động rất kỳ lạ so với các chất khác. Cách các đặc tính của nước như khối lượng riêng, nhiệt lượng riêng, độ nhớt và khả năng nén phản ứng với sự thay đổi áp suất và nhiệt độ hoàn toàn trái ngược với các chất lỏng khác mà chúng ta biết. Do đó, nước thường được gọi là "dị thường". Nếu nước hoạt động như một "chất lỏng bình thường" thì chúng ta sẽ không tồn tại, vì sinh vật biển không thể phát triển. Tuy nhiên, đó vẫn là một câu hỏi bỏ ngỏ: nguyên nhân nào gây ra những dị thường này?
Đã có một số cách giải thích cho các đặc tính kỳ lạ của nước và một trong số đó đề xuất rằng nước có khả năng tồn tại dưới dạng hai chất lỏng khác nhau ở áp suất khác nhau và ở nhiệt độ thấp. Nếu chúng ta có thể giữ hai chất lỏng trong một ly thủy tinh, chúng sẽ phân tách với một mặt phân cách rõ ràng ở giữa, đối với nước và dầu. Nước thông thường ở điều kiện môi trường xung quanh của chúng ta chỉ là một chất lỏng và sẽ không có mặt phân cách nào được nhìn thấy trong kính - nhưng ở cấp độ phân tử, nó dao động tạo ra các vùng cục bộ nhỏ có mật độ tương tự như hai chất lỏng, gây ra hành vi kỳ lạ của nước. Thách thức là không có thí nghiệm nào có thể thực hiện được ở nhiệt độ mà hai chất lỏng có thể cùng tồn tại vì băng sẽ hình thành gần như ngay lập tức.
Anders Nilsson, Giáo sư Vật lý Hóa học tại Đại học Stockholm, cho biết: “Điều đặc biệt là chúng tôi có thể chụp X-quang nhanh không thể tưởng tượng được, trước khi nước đóng băng và có thể quan sát cách một chất lỏng chuyển thành chất kia”. "Trong nhiều thập kỷ, đã có những suy đoán và lý thuyết khác nhau để giải thích những đặc tính dị thường này và tại sao chúng lại mạnh hơn khi nước trở nên lạnh hơn. Giờ đây, chúng tôi đã phát hiện ra rằng hai trạng thái lỏng là có thật và có thể giải thích sự kỳ lạ của nước".
Katrin Amann-Winkel, Nhà nghiên cứu cao cấp về Vật lý Hóa học tại Đại học Stockholm, cho biết: “Tôi đã nghiên cứu một số dạng đá rối loạn trong một thời gian dài với mục tiêu xác định liệu chúng có thể được coi là trạng thái thủy tinh đại diện cho chất lỏng đông lạnh hay không. "Thật là một giấc mơ trở thành hiện thực khi thấy rằng chúng thực sự đại diện cho chất lỏng thực sự và chúng tôi thấy sự chuyển đổi giữa chúng."
(adv)
Harshad Pathak, Nhà nghiên cứu Vật lý Hóa học tại Đại học Stockholm cho biết: “Chúng tôi đã làm việc chăm chỉ trong nhiều năm để tiến hành đo nước trong điều kiện nhiệt độ thấp như vậy mà không bị đóng băng và thật đáng mừng khi thấy được kết quả. "Nhiều nỗ lực trên khắp thế giới đã được thực hiện để tìm kiếm hai chất lỏng bằng cách cho nước vào các ngăn nhỏ hoặc trộn nó với các hợp chất khác nhưng ở đây chúng tôi có thể theo dõi nó như nước tinh khiết đơn giản."
Fivos Perakis, Trợ lý Giáo sư Vật lý Hóa học tại Đại học Stockholm, cho biết: “Tôi tự hỏi liệu hai trạng thái lỏng khi dao động có thể là một thành phần quan trọng đối với các quá trình sinh học trong tế bào sống. "Kết quả mới có thể mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới về nước trong khoa học sinh học."
Marjorie Ladd Parada, Postdoc tại Đại học Stockholm cho biết: “Có thể một trong những dạng lỏng nổi bật hơn đối với nước ở các lỗ nhỏ bên trong màng được sử dụng để khử muối trong nước. "Tôi nghĩ rằng việc tiếp cận với nước sạch sẽ là một trong những thách thức lớn với biến đổi khí hậu."
Anders Nilsson giải thích thêm: “Đã có một cuộc tranh luận gay gắt về nguồn gốc của những đặc tính kỳ lạ của nước trong hơn một thế kỷ qua kể từ công trình đầu tiên của Wolfgang Röntgen. "Các nhà nghiên cứu nghiên cứu vật lý của nước hiện có thể giải quyết trên mô hình rằng nước có thể tồn tại dưới dạng hai chất lỏng trong chế độ siêu lạnh. Giai đoạn tiếp theo là tìm xem có điểm tới hạn khi hai chất lỏng giao nhau để chỉ trở thành một chất lỏng hay không, như áp suất và nhiệt độ thay đổi. Một thách thức lớn trong vài năm tới. "
Nguồn : Đại học Stockholm
