Door water op een (echt) krappe plek te zetten en de druk op te voeren, kunnen nieuwe kanten van zijn toch al mercuriale persoonlijkheid worden onthuld, zegt een nieuwe internationale studie, co-auteur van scheikundigen aan de Universiteit van Nebraska-Lincoln.

In zijn gasvormige toestand, water neemt de vorm aan van damp; als een solide, het kan ten minste 21 vormen van ijs aannemen waarvan de moleculaire structuur varieert met de temperatuur en druk eromheen. Maar de meest bekende staat - de vloeistof die tweederde van het aardoppervlak bedekt en al het leven erop ondersteunt - is een mysterie gebleven.

Sinds het begin van de jaren negentig is onderzoekers hebben zowel voor als tegen het idee geleverd dat vloeibaar water kan overgaan in twee vormen waarvan de dichtheid - het aantal watermoleculen dat in een bepaald volume aanwezig is - aanzienlijk lager of hoger is dan de standaard gram per kubieke centimeter.

Zoals gemeld in Proceedings van de National Academy of Sciences , De chemicus Xiao Cheng Zeng uit Nebraska en Japanse collega's hebben voorgesteld dat deze vormen met lage en hoge dichtheid kunnen ontstaan ​​uit het huisvesten van vloeibaar water in een koolstofbuis van ongeveer 100, 000 keer dunner dan een mensenhaar.

Het team voerde computationele simulaties uit die suggereerden dat bij een constante 44 graden Fahrenheit, In nanobuisjes omhuld water onder toenemende hoeveelheden extreme druk zal overgaan in een vorm met een lage dichtheid voordat het bevriest in een hexagonaal ijsnanobuisje en vervolgens smelt in een vloeibare vorm met een hoge dichtheid.

"Dit is een heilige graal geweest, om te zien of er twee soorten vloeibaar water zijn, " zei Zeng, Chancellor's universiteitshoogleraar chemie.

Toch gaf Zeng toe dat het team niet eens op zoek was naar de graal - het hoopte gewoon de temperatuur te bepalen waarbij water in een ijsnanobuisje bevroor.

"De verrassing was dat toen we de druk (verder) opvoerden, het ijs smolt weer tot vloeistof, Zeng zei. "Dat hadden we niet verwacht."

Eerder onderzoek dat pleitte voor het bestaan ​​van vormen met lage en hoge dichtheid, heeft voorgesteld dat ze meer dan 40 graden onder nul Fahrenheit zouden worden gevonden, voorbij een "niemandsland" waarin zelfs het meest gezuiverde vloeibare water begint te kristalliseren tot ijs. Dit feit heeft de zoektocht enorm bemoeilijkt, Zeng zei, door onderzoekers te dwingen vloeibaar water te meten op de onvoorstelbaar korte tijdschalen waarin het in die vormen zou kunnen bestaan ​​voordat het bevriest.

Recente vooruitgang in de fabricage van koolstofnanobuisjes - in combinatie met een meer vergevingsgezinde temperatuur - zou de nano-reageerbuis van het team tot een aantrekkelijk alternatief kunnen maken voor experimentatoren die het bestaan ​​van deze langbesproken vormen willen bevestigen. hij zei.

"Het is een voorspelling van een computersimulatie, maar ik zou zeggen dat het een veel betere kans heeft om in het laboratorium te worden getest, ' zei Zeng.