Открыто новое состояние молекулы воды

Нейтронное рассеяние и компьютерное моделирование выявили уникальное и неожиданное поведение молекулы воды, нетипичное для какого-либо из известных газов, жидкостей или твердых тел.

В работе, опубликованной в издании Physical Review Letters, исследователи из Окриджской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США описали новое туннельное состояние молекул воды, заключенных в шестиугольные ультрамалые каналы 5 ангстремов в поперечнике из минерала берилла.

Открытие продемонстрировало особенности воды в условиях ограниченного пространства в скалах, почве и клеточных стенках. По мнению ученых, это окажется интересным для целого ряда дисциплин.

— При низких температурах эта туннельная вода демонстрирует квантовое движение через стены, что в классическом мире невозможно, сообщил ведущий автор Александр Колесников. — Это значит, что атомы кислорода и водорода в молекуле воды делокализованы, то есть, лишены привычного места, и потому они одновременно представлены в шести равных позициях в канале. Это одно из явлений квантовой механики, которое не имеет никакой параллели в нашей действительности.

Полезные следствия

Само существование туннельного состояния воды должно помочь ученым лучше описать термодинамические свойства и поведение воды в ограниченной среде, такой как диффузия и передача воды по каналам клеточных мембран, в углеродных нанотрубках и вдоль межзеренных границ в интерфейсах минералов множества геологических сред.

Соавтор Лоуренс Эновиц отметил, что открытие может возобновить дискуссии среди материаловедов, биологов, геологов и айтишников. Ученые до сих пор пытаются объяснить механизм в основе этого явления и понять, как это может быть применимо к их материалам.