Wetenschappers van de Universiteit van Cambridge hebben ontdekt dat water in een laag van één molecuul zich niet als vloeistof of vaste stof gedraagt ​​en dat het bij hoge druk zeer geleidend wordt.

Er is veel bekend over hoe "bulkwater" zich gedraagt:het zet uit als het bevriest en het heeft een hoog kookpunt. Maar wanneer water tot op nanoschaal wordt gecomprimeerd, veranderen de eigenschappen ervan drastisch.

Door een nieuwe manier te ontwikkelen om dit ongewone gedrag met ongekende nauwkeurigheid te voorspellen, hebben de onderzoekers verschillende nieuwe fasen van water op moleculair niveau gedetecteerd.

Water dat opgesloten zit tussen membranen of in kleine holtes op nanoschaal is gebruikelijk - het kan in alles worden gevonden, van membranen in ons lichaam tot geologische formaties. Maar dit nano-opgesloten water gedraagt ​​zich heel anders dan het water dat we drinken.

Tot nu toe hebben de uitdagingen van het experimenteel karakteriseren van de fasen van water op nanoschaal een volledig begrip van het gedrag ervan verhinderd. Maar in een paper gepubliceerd in het tijdschrift Nature , beschrijft het door Cambridge geleide team hoe ze de vooruitgang in computationele benaderingen hebben gebruikt om het fasediagram van een één-molecuul dikke laag water met ongekende nauwkeurigheid te voorspellen.

Ze gebruikten een combinatie van computationele benaderingen om onderzoek op het eerste-principeniveau van een enkele laag water mogelijk te maken.

De onderzoekers ontdekten dat water dat is opgesloten in een laag van één molecuul, verschillende fasen doorloopt, waaronder een "hexatische" fase en een "superionische" fase. In de hexatische fase fungeert het water niet als een vaste stof of een vloeistof, maar als iets daar tussenin. In de superionische fase, die optreedt bij hogere drukken, wordt het water zeer geleidend, waardoor protonen snel door ijs worden voortgestuwd op een manier die lijkt op de stroom van elektronen in een geleider.