29.04.2007

Открыто необычное поведение воды

Исследователи из технологического института Джорджии установили, что при прохождении канала, диаметром менее двух нанометров вода показывает заметно иные свойства, нежели в более свободных условиях. Измерение свойств воды учёные проводили при помощи атомного силового микроскопа, кремниевый наконечник которого и создавал одну из стенок канала.

Наконечник сжимал воду с определённым усилием. А ответное воздействие со стороны воды на наконечник показало, что в столь стеснённых условиях (при зазоре примерно в 1-1,5 нанометра) вода ведёт себя как патока. По мере медленного сжатия воды производимая ею отталкивающая сила колебалась, что учёные интерпретировали как формирование слоёв из молекул воды.

Фактически, в вертикальном направлении вода вела себя как твёрдое тело, создавая организованные слои, параллельные поверхности наконечника микроскопа. Одновременно с этим в горизонтальной плоскости подвижность, свойственная жидкости, сохранялась. Но при этом вязкость воды увеличивалась в 10 тысяч раз, что показало прямое измерение боковых сил.

Узи Ландман (Uzi Landman), один из авторов работы, сравнил поведение воды в таких условиях с некоторыми фазами жидких кристаллов. Он же отметил, что хотя ряд работ предсказывал, что вода, ограниченная каналами нанометровых размеров, должна оставаться обычной водой, данный опыт показал, что это - не так. Что интересно, результаты нынешних замеров совпали с теоретическими выкладками, ранее выполненными самим же Ландманом.

Авторы работы также установили, что столь драматичное увеличение вязкости происходит, когда воду сжимают на гидрофильной поверхности. На гидрофобном покрытии эффект также наблюдался, но куда более слабый.

Результаты опыта помогут учёным в ряде биологических и фармацевтических исследований, полагают специалисты Georgia Tech, а кроме того, опыт показывает, что в масштабе нанометров вода может служить превосходной смазкой, что может пригодиться при разработке наномашин.

Источники:

1. MEMBRANA