Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Забудьте про морозильник: новый путь управления поведением воды на уровне наноразмеров

20.06.2017 Hi-tech

Исследователи сейчас возможно смогут «замораживать» воду, превращая ее в жёсткое состояние, не охлаждением до температур замерзания, а ограничением ее в весьма узких количествах, не превышающих 1 нм в поперечнике. Таков итог новых изучений команды из Принстонского Университета США.

Необыкновенные физические характеристики макроскопических количеств воды (к примеру, свойство расширяться при охлаждении) к настоящему моменту изучены достаточно прекрасно; информации же о том, как изменяются свойства жидкости и процессы фазовых переходов при локализации молекул в нанометровых пространствах, фактически не имеется.

Проф. Пабло Дебенедетти – Зам. Декана Школы Инженерных и Прикладных научных изучений Принстонского Университета (изображение с сайта Princeton University).

Восполнить данный пробел постаралась группа исследователейпод руководством доктором наук Пабло Дебенедетти (Pablo Debenedetti) из Принстонского университета.Забудьте про морозильник: новый путь управления поведением воды на уровне наноразмеров Исследователи совершили компьютерное моделирование поведения молекул воды, заключенных между двумя гипотетическими водоотталкивающими пластинами. Температура была зафиксирована на отметке 300 К, а расстояние между пластинами изменялось в пределах от 1,6 до 0,6 нм.

При уменьшении просвета до размеров, приблизительно соответствующих длине цепочки из трех молекул воды (0,7…0,9 нм), был зарегистрирован фазовый переход первого рода: ученые взяли ни при каких обстоятельствах ранее не наблюдавшееся состояние, в котором между двумя слоями «замерзшей» воды, прилегавшими к пластинам, размешался слой жидкости. Любой из слоев толщиной в одну молекулу сохранял собственные свойства при заданной – комнатной – температуре.

Такое состояние продержалось в течение всего смоделированного отрезка времени (около двух наносекунд). По меркам компьютерной симуляции указанная длительность очень громадна. Как вычисляет проф.

Дебенедетти, результаты говорят о том, что полученное состояние стабильно, и средний слой ни при каких обстоятельствах не замерзнет при сохранении внешних условий. В то время, когда расстояние между пластинами было увеличено, вода снова превратилась в жидкость.

Результаты работы размещены в издании Physical Review Letters (Nicolas Giovambattista, Peter J. Rossky, and Pablo G. Debenedetti. Phase Transitions Induced by Nanoconfinement in Liquid Water, – Phys. Rev.

Lett., 2009, 102, 050603 (2009); DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.050603).

Согласно точки зрения проф. Дебенедетти, совершённое моделирование воображает большой практический интерес. В подтверждение собственных слов он приводит пример водородных топливных элементов, генерация электроэнергии в которых осуществляется при прохождении ионов водорода через мембрану, где в каналах нанометрового размера заключена вода.

В будущем авторы работы собираются выяснить, как условия симуляции воздействуют на особенности воды. В частности, планируется смоделировать пластины с неровной поверхностью и разные диапазоны температур, и изучить поведение растворов.

Евгений Биргер

Случайные записи:

Что в моей морозилке? Организация хранения в 3 морозильниках:)


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , ,