'Kvantu ūdens', kas atklāts oglekļa nanocaurulēs

Daudzi astrobiologi domā, ka ūdens ir dzīvības galvenā sastāvdaļa. Un ne tikai tāpēc, ka dzīvība uz Zemes nevar iztikt bez tā.

Ūdenim ir dīvains īpašību kopums, kas citām ķīmiskajām vielām vienkārši nepiemīt. Viens slavens piemērs ir tas, ka ūdens izplešas, kad tas sasalst, nodrošinot, ka ledus peld, nevis grimst. Tas ir svarīgi, jo pretējā gadījumā ezeri un okeāni sasaltu no apakšas uz augšu, apgrūtinot sarežģītas dzīvības izdzīvošanu un attīstību.

Šīs un citas īpašības ir rezultāts ūdens molekulu spējai veidot ūdeņraža saites savā starpā, un tas piešķir šīm molekulām dažas ļoti īpašas īpašības.

Šodien Džordžs Reiters no Hjūstonas universitātes un daži draugi ir pierādījuši, ka ūdens ir svešāks, nekā kāds domāja. Patiesībā viņi pat apgalvo, ka, ja to ierobežo nanometru skala, tas veidojas par pilnīgi jaunu kvantu ūdeni.

Iemesls tam ir tas, ka elektroni donora un akceptormolekulās ūdeņraža saitēs nav atšķirami, kas nozīmē, ka tie var pārvietoties no vienas molekulas uz otru. Ja molekulas ir kaut kādā veidā ierobežotas, tās var izplatīties zināmā attālumā, piemēram, cietā vielā.

Bet ūdens molekulas var ierobežot arī citos veidos. Un, kad tas notiek, šķidrā ūdens elektroniskā struktūra kļūst par savienotu tīklu.

Tas rada svarīgu jautājumu: kā molekulu uzvedība šajā elektroniskajā tīklā atšķiras no molekulu uzvedības lielapjoma ūdenī, kas mijiedarbojas parastā veidā?

Reiters un kolēģi saka, ka ir izmērījuši oglekļa nanocaurules ierobežotās telpas īpašības istabas temperatūrā un atklājuši dažas būtiskas atšķirības. Viņi to ir izdarījuši, piepildot nanocaurules ar ūdeni un bombardējot tās ar intensīvu neitronu staru Ratherford Appleton laboratorijā Apvienotajā Karalistē. Veids, kā neitroni izkliedējas, atklāj nanocaurulēs esošo protonu impulsu.

Izrādās, ka protoni šajā nano-ierobežotajā ūdenī istabas temperatūrā uzvedas pavisam savādāk nekā tie, kas atrodas beztaras ūdenī. Ir zināms, ka protoni ir jutīgi pret apkārtējiem elektroniskajiem laukiem. Tātad, kad šie lauki veidojas neparastos elektroniskos tīklos, nav pārsteigums, ka protoni uzvedas atšķirīgi.

Viņi saka, ka protonu impulsa sadalījuma novirzes no beztaras ūdens ir tik lielas, ka mēs uzskatām, ka nanoierobežotu ūdeni var pareizi raksturot kā tādu, kas ir kvalitatīvi atšķirīgā kvantu pamatstāvoklī nekā beztaras ūdens.

Viņi pat liek domāt, ka varētu būt sava veida kvantu saskaņotība, kas izplatās caur elektronisko tīklu. Ja tas tā ir, vajadzētu būt iespējai izmērīt, kā tas atšķirsies turpmākajos eksperimentos.

Tas ir liels darījums. Reiters un co izvēlējās oglekļa nanocaurules, jo tās ir analogas apstākļiem, ar kādiem ūdens saskaras, šķērsojot dzīvās sistēmas, piemēram, caur jonu kanāliem šūnu membrānās. Biologi jau sen ir zinājuši, ka plūsma caur šiem kanāliem ir daudz lielāka, nekā prognozē parastā šķidruma dinamika. Iespējams, šis jaunais kvantu ūdens stāvoklis ir iemesls, kāpēc.

Reiters un co arī saka, ka šis kvantu ūdens var pastāvēt tikai tad, ja to ieskauj neitrālas molekulas, piemēram, ogleklis nanocaurulēs, nevis daudzu plaši pētītu materiālu, piemēram, protonu apmaiņas membrānu, piemēram, Nafion, klātbūtnē. Tas ir izgatavots no molekulām, kas vada protonus pavisam citā veidā un tādējādi novērš kvantu ūdens veidošanos.

Protams, tas nozīmē, ka protonu apmaiņas membrānas, ko izmanto visās jomās, sākot no ķīmiskās ražošanas līdz kurināmā elementiem, var ievērojami uzlabot, izmantojot neitrālu oglekļa materiālu.

Patiesībā šī parādība var būt izšķirošs faktors pašā dzīves mehānismā. Aizraujošas lietas!

Atsauce: arxiv.org/abs/1101.4994 : pierādījumi par jaunu nano ierobežota ūdens kvantu stāvokli

paslēpties