علم

يتجمد الماء بدلاً من الغليان في أنابيب الكربون النانوية

يتجمد الماء بدلاً من الغليان في أنابيب الكربون النانوية


اكتشف الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مؤخرًا تفاصيل جديدة صادمة عن المياه. في الحدود الصغيرة للأنبوب النانوي الكربوني (فقط عدد قليل من جزيئات الماء) ، يمكن أن يتجمد الماء حتى في درجات الحرارة العالية التي من شأنها أن تغلي عادة.

[الصورة مقدمة من بيكساباي]

في حين أن الماء له أسراره ، فإن الماء ، عند مستوى سطح البحر ، يغلي عند 100 درجة مئوية. عندما تكون محصورة في مساحات أصغر ، تنخفض نقاط الغليان والتجمد عادة حوالي 10 درجة مئوية يوضح اكتشاف معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كيف تتغير حتى المواد الأكثر شيوعًا في الهياكل الصغيرة.

قال مايكل سترانو أستاذ الهندسة الكيميائية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "كل الرهانات تتوقف عندما تصبح صغيرًا حقًا". "إنها حقًا مساحة غير مستكشفة."

استخدم سترانو وفريقه أنظمة التصوير والتحليل الطيفي الاهتزازي لتتبع حركة الماء داخل الأنابيب. سمح هذا للفرق ليس فقط بالتحقق من وجود الماء في الأنابيب ولكن أيضًا في مرحلته.

قال سترانو: "يمكننا معرفة ما إذا كان بخارًا أم سائلًا ، ويمكننا معرفة ما إذا كان في مرحلة شديدة". لقد تجنب مصطلح "جليد" لأن الجليد يعني بنية بلورية ، ولم يتمكنوا من تحديد ذلك في هذه المساحات الصغيرة.

قال سترانو: "ليس بالضرورة أن يكون الجليد ، ولكنه يشبه مرحلة الجليد".

أدرك الفريق أن سلوك الماء يتغير نظرًا لأدنى اختلاف في قطر الأنابيب النانوية. حتى الفرق بين 1.05 نانومتر و 1.06 نانومتر جعل عشرات الدرجات في نقطة التجمد.

أوضح سترانو: "إذا حصر السائل في تجويف نانوي ، يمكنك في الواقع تشويه سلوك طورته".

لاحظ سترانو لغزًا آخر: أن الماء دخل حتى الأنابيب النانوية في المقام الأول. من المفهوم أن الأنابيب النانوية الكربونية كارهة للماء.

يمكن أن تؤدي النتائج إلى اكتشافات جديدة تستفيد من النتائج. هناك احتمال أن تستخدم "الأسلاك المملوءة بالثلج" الخصائص الكهربية والحرارية للماء التي ستحافظ على استقرارها في درجة حرارة الغرفة. يمكن أن تصبح أسلاك الجليد حاملة كبيرة للبروتونات. يقوم الماء بتوصيل البروتونات بفعالية أكبر بعشر مرات من المواد الموصلة الأخرى.

يمكن العثور على النتائج بأكملها بتنسيق تقنية النانو الطبيعة.

راجع أيضًا: اكتشف العلماء للتو حالة أخرى من المياه السائلة

عبر Nature Nanotechnology والهندسة


شاهد الفيديو: انابيب الكاربون اقوى ماده على وجه الارض من الغرافين