Ledo kubeliai plūduriuoja vandenyje, nes yra mažiau tankūs nei skystis. Tačiau naujai atrastas ledo tipas turi tankį beveik lygi tam, kas yra jūsų vandens stiklinėjepraneša mokslininkai vasario 3 d Mokslas. Jei galėtumėte įmušti šį ledą į savo puodelį, kol jis tuoj pat neištirps, jis suktųsi, nei plūduriuotų, nei skęstų.
Naujasis ledas yra ypatingas tipas, vadinamas amorfiniu ledu. Tai reiškia, kad jame esančios vandens molekulės nėra išsidėsčiusios tvarkingai, kaip įprastame kristaliniame lede. Kiti amorfinio ledo tipai jau žinomi, tačiau jų tankis yra mažesnis arba didesnis nei vandens tankis standartinėmis sąlygomis. Kai kurie mokslininkai tikisi, kad šis naujai pagamintas amorfinis ledas gali padėti išspręsti mokslines paslaptis, kurios sukasi aplink vandenį.
Mokslo naujienų antraštės gautuosiuose
Naujausių mokslo naujienų straipsnių antraštės ir santraukos, pristatomos į el. pašto dėžutę kiekvieną ketvirtadienį.
Dėkojame, kad užsiregistravote!
Prisiregistruojant kilo problema.
Norėdami sukurti naują ledą, mokslininkai naudojo stebėtinai paprastą techniką. Tai vadinama rutuliniu frezavimu. Tai apima indą su ledu ir nerūdijančio plieno rutuliais, atšaldytą iki 77 kelvinų (beveik –200 °C). Tyrėjus paskatino smalsumas; jie nesitikėjo, kad ši technika sukurs naują amorfinį ledą. „Turėjome savotišką penktadienio popietės idėją – tiesiog pabandyti ir pažiūrėti, kas atsitiks“, – sako fizinis chemikas Christophas Salzmannas iš Londono universiteto koledžo.
Analizuojant, kaip rentgeno spinduliai išsklaidyti iš šerkšnų medžiagų, rodo, kad jie sukūrė amorfinį ledą. O kompiuterinis modeliavimas, imituojantis rutulinio frezavimo poveikį, atskleidė, kad netvarkingą struktūrą gali sukurti ledo sluoksniai, slenkantys vienas pro kitą atsitiktinėmis kryptimis, reaguodami į rutulių daromas jėgas.
„Kaip mokslininkas, turi būti atviras netikėtumams“, – sako chemijos fizikas Andersas Nilssonas iš Stokholmo universiteto, kuris nedalyvavo tyrime. Jis sako, kad rutulinio frezavimo technika „buvo gana naujoviška“.
Kadangi medžiaga buvo pagaminta sutrinant įprastą ledą, jos ryšys su skystu vandeniu nežinomas. Neaišku, ar jis gali būti gaminamas tiesiogiai, aušinant skystą vandenį. Ne visi amorfiniai ledai turi tokį ryšį su jų skysta būsena.
Jei naujasis ledas turi šį ryšį su skysčiu, ledas gali padėti mokslininkams geriau suprasti vandens ypatumus. Vanduo glumina, nes pažeidžia skysčių normas. Pavyzdžiui, kai dauguma skysčių tampa tankesni aušinant, vanduo tampa tankesnis, kai jis artėja prie 4 ° C, bet tampa mažiau tankus, kai jis toliau aušinamas.
Daugelis mokslininkų įtaria, kad vandens keistumas yra susijęs su jo elgesiu kaip a peršaldytas skystis (SN: 9/28/20). Grynas vanduo gali išlikti skystas esant žemesnei nei užšalimo temperatūrai. Tokiomis sąlygomis skystas vanduo yra manoma, kad egzistuoja dviem skirtingais etapaisdidelio tankio skystis ir mažo tankio skystis, ir ta dviguba prigimtis gali paaiškinti vandens elgesį tipiškesnėmis sąlygomis (SN: 11/19/20). Tačiau daug kas lieka neaišku dėl šios idėjos.
Prenumeruokite mokslo naujienas
Gaukite puikią mokslo žurnalistiką iš patikimiausio šaltinio, pristatytą iki pat durų.
Salzmannas ir jo kolegos teigia, kad naujasis ledas galėtų būti ypatinga vandens forma, vadinama stikline. Stiklai gali būti pagaminti pakankamai greitai aušinant skystį, kad molekulės negalėtų persitvarkyti į kristalinę struktūrą. Stiklas lango stikle yra tokios medžiagos pavyzdys, pagamintas aušinant išlydytą silicio smėlį, tačiau stiklus gali sudaryti ir kitos medžiagos.
Jei naujasis ledas yra stiklinė vandens būsena, mokslininkai turėtų išsiaiškinti, kaip jis tinka dvigubam skysčiui. Ir tai galėtų padėti mokslininkams išsiaiškinti, kas iš tikrųjų vyksta sunkiai tiriamomis peršalimo sąlygomis.
Tačiau kai kurie tyrinėtojai skeptiškai vertina tai, kad naujoji medžiaga turi kokį nors ryšį su keista skysto vandens fizika. Fizikas chemikas Thomas Loertingas iš Insbruko universiteto Austrijoje mano, kad ledas yra „glaudžiai susijęs su labai mažais, iškreiptais ledo kristalais“, o ne su skysta vandens forma.
Vis dėlto ankstesni kompiuteriniai modeliai parodė, kad vanduo gali sudaryti įvairaus tankio stiklus, artimus skystam vandeniui, sako skaičiavimo fizikas Nicolas Giovambattista iš Niujorko miesto universiteto Bruklino koledžo. Šie modeliavimai sukūrė struktūras, panašias į tas, kurios buvo matomos kompiuteriniame rutulinio frezavimo ledo modeliavime, sako Giovambattista, kuris nedalyvavo naujame tyrime. „Tai atveria duris naujiems klausimams. Tai nauja, tai kas tai?