فصل المياه إلى سائلين مختلفين
روعة رقاقات الثلج المذهلة هي دليل على الأشكال المذهلة التي يمكن أن يتخذها الماء تحت درجة التجمد. عند نقطة توتر الماء ، تتحول الرقصة الدقيقة لجزيئاتها إلى غريبة في درجات حرارة شديدة البرودة ، وتلتزم عمليًا في التشابك لمحاولة عدم التحول إلى جليد.
قام علماء من كلية برمنغهام في المملكة المتحدة وكلية سابينزا دي روما في إيطاليا بتحليل طريقة تصرف الذرات في الماء السائل المضغوط المعرض لظروف تجعلها عادة تتصلب.
في ضوء تقنية أخرى لإثبات طريقة تصرف الماء كسوائل معلقة ، ميز المتخصصون العناصر الرئيسية لشرطين فريدين للسائل ، أحدهما (محير جيولوجيًا للعقل) ، مرتبط كمجموعة مباشرة ، والآخر مرتبط بـ مجموعة متنوعة أقل سمكًا من الحلقات الأقل تعقيدًا.
يقول دوايبايان تشاكرابارتي ، العالم في كلية برمنجهام: "هذا النموذج الغروي للماء يعطي معرفة معقولة بتصميمه دون الذري ، ويمكّننا من الكشف عن أسرار الماء المرتبطة بإمكانية وجود سائلين".
أوصت التكهنات التي تم إنشاؤها خلال التسعينيات بأنواع الاستجابات الذرية التي يمكن أن تحدث عندما يتعرض الماء للتبريد الفائق - يتم تبريده إلى درجات حرارة أقل من التجميد المنتظم دون التماسك.
لفترة طويلة حقًا ، قام المتخصصون بتوسيع حدود مياه التبريد دون التحول إلى سائل قوي ، وتوصلوا أخيرًا إلى كيفية الاحتفاظ بها كسائل فوضوي عند 263 درجة مئوية لبعض الوقت دون التحول إلى جليد.
على الرغم من مقدار التقدم الذي تم إحرازه في عرض هذه الحالات في المختبر ، يحاول العلماء تحديد الشيء الدقيق الذي تبدو عليه السوائل فائقة التبريد عند إخراجها من الحرارة.
من الواضح في الأماكن الأساسية أن التجاذبات القطبية المتنافسة بين جزيئات الماء تعوض الصخب الديناميكي الحراري للجسيمات المهتزة. بدون فرصة السباق إلى هيكل شبيه بالزجاج ، تحتاج الجسيمات إلى تعقب الأشكال المعقولة الأخرى.
مع وجود عدد هائل من العوامل المؤثرة ، يحاول العلماء عادةً العمل على ما يمكن إعادة ترتيبه والتركيز على عوامل مهمة ، نظرًا لوجود عدد لا يحصى من المتغيرات المؤثرة ، وفي هذه الحالة ، فإن رؤية "مجموعات" الماء حيث تتفكك الجزيئات الأكبر في سائل يساعد في فهم التغييرات التي تبدأ بإطار عمل واحد ثم إلى الذي يليه. الآخر أفضل.
أظهرت نماذج الكمبيوتر الشخصي في ضوء وجهة النظر هذه تغييرًا بسيطًا بين جزيئات الماء المتضاربة وحالة الجسيمات التي تستقر بالقرب من بعضها البعض في بنية أكثر كثافة.
من المثير للاهتمام ، أن شكل - أو جغرافيا - التعاون دون الذري في هذا المشهد المائي بدا مختلفًا تمامًا ، حيث كانت الجسيمات عالقة في منظمات معقدة عندما تلتقي ، أو في أشكال أقل تعقيدًا بكثير عندما تتجول.
يقول فرانشيسكو سكورتينو ، عالم فيزياء المادة الكثيفة في كلية سابينزا في روما: "في هذا العمل ، اقترحنا حلمًا مثيرًا للاهتمام بتقدم مرحلة السائل إلى السائل في ضوء أفكار انسداد الشبكة".
"أنا متأكد من أن هذا العمل سيحفز عرضًا افتراضيًا جديدًا ، في ضوء الأفكار الجيولوجية."
هذا المجال غير المعتاد لشبكات الجزيئات الوسيطة جاهز للتحقيق ، ولكنه ليس فريدًا تمامًا فيما يتعلق بالسلاسل الطويلة للذرات المحدودة بواسطة الروابط التساهمية. هذا النوع من المجموعة غير دائم ، حيث يتبادل الأجزاء مع تغير الظروف الحالية للسائل.
يجب أن تكون فكرة الماء السائل الموجود في ظروف الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة فريدة من نوعها فيما يتعلق بأي سائل يتدفق على الطبقة الخارجية لكوكبنا ، نظرًا لتعاونه المتداخل.
تعرف على الطريقة الجغرافية لتصرف المياه والسوائل المختلفة في ظل هذه الظروف قد تعطينا المعرفة بحركة المواد في ظروف قاسية أو يصعب الوصول إليها ، مثل عمق الكواكب البعيدة.
يقول شورتينو: "سيكون أمرًا رائعًا أن نلمح داخل السائل ونشاهد جزيئات الماء وهي تتراقص ، والطريقة التي تهتز بها ، وكيف يتاجرون بالمتواطئين معهم ، وإعادة بناء تنظيم الأوراق المالية للهيدروجين".
"إنجاز نموذج المياه الغروية الذي نقترحه يمكن أن يجعل هذا الخيال حقيقة."
