Νέα μελέτη απεικονίζει την κίνηση των μορίων του νερού και υπόσχεται νέο κύμα ηλεκτρονικών συσκευών.
Μια νέα μελέτη προσέγγιση έχει αποκαλύψει νέες ιδέες για τη συμπεριφορά των μορίων του νερού και μπορεί να ανοίξει καινούργια μονοπάτια για τα ηλεκτρονικά είδη με βάση το υγρό.
Μια ομάδα ερευνητών από Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ χρησιμοποίησε μια τεχνική σκέδασης ακτίνων Χ υψηλής ανάλυσης για να μετρήσει τον ισχυρό δεσμό που περιλαμβάνει ένα άτομο υδρογόνου μεταξύ δύο ατόμων οξυγόνου. Αυτός ο δεσμός υδρογόνου είναι ένα κβαντομηχανικό φαινόμενο υπεύθυνο για διάφορες ιδιότητες του νερού , συμπεριλαμβανομένου του ιξώδες , το οποίο καθορίζει την αντίσταση του υγρού στη ροή ή την αλλαγή του σχήματος.
Ενώ το νερό είναι η πιο άφθονη ουσία στη Γη, η συμπεριφορά του σε μοριακό επίπεδο δεν είναι καλά κατανοητή.
«Παρά τα όσα γνωρίζουμε για το νερό, είναι μια μυστήρια, άτυπη ουσία που πρέπει να κατανοήσουμε καλύτερα για να ξεκλειδώσουμε το τεράστιο δυναμικό της, ιδιαίτερα στις τεχνολογίες της πληροφορίας και της ενέργειας», δήλωσε ο διακεκριμένος επιστήμονας Takeshi Egami, από το Πανεπιστήμιο του University of Tennessee-ORNL
Η μελέτη της ομάδας, που δημοσιεύτηκε στο Science Advances , κατέδειξε ότι είναι δυνατό να διερευνηθεί η δυναμική του ύδατος και άλλων υγρών σε πραγματικό χρόνο. Προηγούμενες μελέτες έχουν δώσει στιγμιότυπα της ατομικής δομής του νερού, αλλά λίγα είναι γνωστά για το πώς μετακινούνται τα μόρια του νερού .
«Ο δεσμός υδρογόνου έχει ισχυρή επίδραση στη δυναμική συσχέτιση μεταξύ μορίων καθώς κινούνται διαμέσου του χώρου και του χρόνου, αλλά μέχρι στιγμής τα δεδομένα, κυρίως με οπτική φασματοσκοπία λέιζερ, έδωσαν ευρύ και θολό αποτελέσματα με ασαφή ιδιαιτερότητα», ανέφερε ο Egami.
Για να αποκτήσει μια σαφέστερη εικόνα, η ομάδα του ORNL-UT χρησιμοποίησε μια προηγμένη τεχνική ακτίνων Χ, γνωστή ως ανελαστική σκέδαση ακτίνων Χ για τον προσδιορισμό της μοριακής κίνησης. Διαπίστωσαν ότι η δυναμική της δέσμευσης οξυγόνου-προς-οξυγόνου (oxygen-to-oxygen) μεταξύ των μορίων του νερού, είναι εκπληκτική, όχι όμως τυχαία και πολύ συντονισμένη. Όταν διασπάται ο δεσμός μεταξύ των μορίων του νερού , οι ισχυροί δεσμοί υδρογόνου λειτουργούν με τέτοιο τρόπο ώστε να διατηρήσουν ένα σταθερό περιβάλλον για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο.
«Βρήκαμε ότι ο χρόνος που χρειάζεται ένα μόριο για να αλλάξει τη δομή του γειτονικού μορίου, καθορίζει το ιξώδες του νερού», δήλωσε ο Egami. Αυτή η νέα ανακάλυψη θα δημιουργήσει περαιτέρω νέες μελέτες σχετικά με τον έλεγχο του ιξώδες κι άλλων υγρών.
Ο Egami βλέπει την τρέχουσα εργασία ως εφαλτήριο για πιο εξελιγμένες έρευνες που θα αξιοποιήσουν τις τεχνικές διασκορπισμού των νετρονίων στην πηγή εξουδετέρωσης και κατά συνέπεια πιθανόν να υπάρξει περαιτέρω προσδιορισμός της προέλευσης του ιξώδες και άλλων δυναμικών ιδιοτήτων των υγρών.
Η προσέγγιση των ερευνητών θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να χαρακτηρίσει τη μοριακή συμπεριφορά και το ιξώδες ιοντικών ή αλμυρών υγρών και άλλων υγρών ουσιών, τα οποία θα βοηθούσαν στην ανάπτυξη νέων τύπων συσκευών ημιαγωγών με μονωτικά στρώματα υγρών ηλεκτρολυτών, όπως και για καλύτερες μπαταρίες και βελτιωμένα λιπαντικά.
