Er zijn twee soorten vloeibaar water, volgens onderzoek uitgevoerd door een internationale wetenschappelijke samenwerking. Deze nieuwe eigenaardigheid voegt toe aan de groeiende lijst van vreemde verschijnselen in wat we ons voorstellen als een eenvoudige substantie. De ontdekking kan implicaties hebben voor het maken en gebruiken van nanodeeltjes en voor het begrijpen hoe eiwitten in hun werkende vorm in het lichaam vouwen of verkeerd vouwen om ziekten zoals de ziekte van Alzheimer of CJD te veroorzaken.

Schrijven in de internationale Tijdschrift voor nanotechnologie , Laura Maestro van de universiteit van Oxford en haar collega's in Italië, Mexico, Spanje en de VS, uitleggen hoe de fysische en chemische eigenschappen van water al meer dan een eeuw zijn bestudeerd en een vreemd gedrag aan het licht hebben gebracht dat niet wordt gezien in andere stoffen. Bijvoorbeeld, als water bevriest zet het uit. Daarentegen, bijna elke andere bekende stof trekt samen als hij wordt afgekoeld. Water bestaat ook als vast, vloeistof en gas binnen een zeer klein temperatuurbereik (100 graden Celsius), terwijl de smelt- en kookpunten van de meeste andere verbindingen een veel groter bereik overspannen.

Veel van de bizarre eigenschappen van water zijn te danken aan het vermogen van het molecuul om kortstondige verbindingen met elkaar te vormen, ook wel waterstofbruggen genoemd. Er is een resterende positieve lading op de waterstofatomen in het V-vormige watermolecuul die een of beide dergelijke bindingen kunnen vormen met de negatieve elektronen op het zuurstofatoom op het punt van de V. Dit maakt vluchtige netwerken in water mogelijk die bevroren op zijn plaats wanneer de vloeistof stolt. Ze zijn zo kortstondig dat ze de vloeistof geen structuur of geheugen geven, natuurlijk.

Het team heeft verschillende fysische eigenschappen van water onder de loep genomen, zoals de diëlektrische constante (hoe goed een elektrisch veld een stof kan doordringen) of de proton-spin-roosterrelaxatie (het proces waarbij de magnetische momenten van de waterstofatomen in water energie kunnen verliezen enthousiast zijn geworden naar een hoger niveau). Ze hebben ontdekt dat deze verschijnselen bij ongeveer 50 graden Celsius lijken te wisselen tussen twee specifieke karakters, 10 graden geven of nemen, dat wil zeggen van 40 tot 60 graden Celsius. Het effect is dat thermische uitzetting, geluidssnelheid en andere verschijnselen schakelen tussen twee verschillende toestanden bij deze overgangstemperatuur.

Deze twee toestanden kunnen belangrijke implicaties hebben voor het bestuderen en gebruiken van nanodeeltjes, waarbij het karakter van water op molecuulniveau belangrijk wordt voor de thermische en optische eigenschappen van dergelijke deeltjes. Gouden en zilveren nanodeeltjes worden in de nanogeneeskunde gebruikt voor diagnostiek en als antibacteriële middelen, bijvoorbeeld. Bovendien, de voorlopige bevindingen suggereren dat de structuur van vloeibaar water de stabiliteit van eiwitten sterk kan beïnvloeden en hoe ze worden gedenatureerd bij de crossover-temperatuur, die implicaties kunnen hebben voor het begrijpen van eiwitverwerking in de voedingsindustrie, maar ook voor het begrijpen hoe ziekte ontstaat wanneer eiwitten zich verkeerd vouwen.