Нефть Brent
$90.45
+0.78%
12
МОСКВА, 25 июня Андрей Гейм и Константин Новоселов выяснили, как сделать воду мертвой и лишить ее уникальных растворяющих свойств, экспериментируя с тончайшими сэндвичами из графита и нитрида бора, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Вода, как объясняют ученые, сегодня остается одной из самых загадочных субстанций на Земле. В отличие от соседей по периодической таблице, соединение органогена с кислородом обладает аномально серьёзной температурой кипения и замерзания, необычной теплоемкостью и способностью открывать в себе огромное число базисных и неорганических соединений.
Это умение воды, в свою очередь, связано с другим ее физическим свойством – высоким электрическим дипольным моментом. Под этим словом ученые понимают то, как распределены положительные и отрицательные заряды по молекуле. Молекулы воды располагают очень высоким дипольным моментом, так как электроны в ней притянуты к атому кислорода, а положительно заряженные атомы органогена, наоборот, удалены от них.
Ученых давно интересовало, поддерживает ли она эти свойства в тех случаях, когда молекулы воды уложены в считанное большее число слоев, или они постепенно меняются на что-то совсем другое.
Гейм, Новоселов и их коллеги по университету пришили эту задачу, экспериментируя с своеобразными бутербродами, собранными из сверхтонких пластинок графита и двумерных пленок из нитрида бора, устроенных примерно так же, как и графен, за чье открытие российско-британские физики получили Нобелевскую премию в 2010 году.
Используя лист графита в качестве фундамента, ученые уложили пленки из нитрида бора поверх него таким образом, что у них получился своеобразный домик с множеством отдельных комнат шириной и высотой в несколько десятков нанометров. Благодаря этому, в подобные щели могло попасть очень неприметное число молекул воды, что позволило Гейму и его компании очень точно измерить их диэлектрические и прочие физические свойства.
Для этого ученые подводили иглу сверхчувствительного атомно-силового микроскопа к каждой подобной комнате и наблюдали за тем, как хорошо электрическое поле пробивалось через сэнвич из плоских полупроводниковых материалов и воды, перелицовываю высоту и ширину всей этой конструкции.
Как показали эти наблюдения, свойства жидкости резко менялись в том случае, если дородность ее слоя приближалась к отметке в два нанометра. В таком случае вода становилась мертвой и теряла свои удивительные диэлектрические свойства и переставала быть универсальным растворителем.
Мы знали, что свойства изящных прослоек воды будут сильно владеть от того, как себя ведет нормальная жидкость, но не знали, как именно. Нас сильно удивило то, что они действительно владели, но не в ту сторону, в которую мы ожидали – небольшие количества воды имели крайне низкую, а не высокую степень поляризации, добавляет Лаура Фумагалли (Laura Fumagalli), коллега Гейма.
Подобное открытие, как отмечает российско-британский физик, очень важно в контексте исследования эволюции жизни и поисков ближних по разуму, так как тонкие пленки из воды могли играть важную роль в эволюции первых сложных химических молекул, в том числе ДНК, и в жизни первых обитателей Земли.
