یک مطالعه جدید ثابت کرده است که آب در دمای پایین به دو مایع مختلف جدا می‌شود.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، محققان دانشگاه بیرمنگام انگلیس و دانشگاه "ساپینزا"(Sapienza) ایتالیا دریافتند که آب می‌تواند از یک شکل مایع به مایعی متراکم‌تر تبدیل شود.

این نوع "انتقال فاز" در آب برای اولین بار ۳۰ سال پیش در سال ۱۹۹۲ توسط محققان دانشگاه بوستون مطرح شد. با این حال، وجود این انتقال، به دلیل تمایل آب به تبدیل شدن به یخ در دمای پایین، همیشه چالش برانگیز بوده است. بنابراین این یافته‌های جدید، جهشی قابل توجه به سوی تایید فرضیه انتقال فاز مایع به مایع در آب است.

محققان از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای استفاده کردند تا مشخص کنند دقیقا چه ویژگی‌هایی این دو مایع را در سطح میکروسکوپی متمایز می‌کند. آنها کشف کردند که مولکول‌های آب در مایعِ با چگالیِ بالا خود را به ترتیبی سازماندهی می‌کنند که مانند یک گره سه حلقه‌ای یا یک پیوند دو حلقه‌ای می‌تواند از نظر توپولوژیکی پیچیده در نظر گرفته شود. بنابراین استدلال می‌شود که مولکول‌های مایع با چگالی بالا در هم پیچیده هستند و برعکس، مولکول‌های موجود در مایع با چگالی کم عمدتاً حلقه‌های ساده‌ای تشکیل می‌دهند. بنابراین مولکول‌های مایع با چگالی کم، گره خورده نیستند.

حمایت از یک مسئله تحقیقاتی ۳۰ ساله

"آندریاس نئوفیتو" دانشجوی دکترا در دانشگاه بیرمنگام گفت: این بینش به ما یک برداشت کاملاً تازه از آنچه که اکنون یک مسئله تحقیقاتی ۳۰ ساله است، ارائه کرده است و امیدواریم که این فقط آغاز ماجرا باشد.

محققان در شبیه‌سازی خود ابتدا از یک مدل کلوئیدی آب و به دنبال آن دو مدل مولکولی آب استفاده کردند. این ذرات که کلوئید نامیده می‌شوند، می‌توانند هزار بار بزرگ‌تر از یک مولکول آب باشند. کلوئیدها برای مطالعه و توضیح رویدادهای فیزیکی به دلیل اندازه نسبتا بزرگ‌تر و حرکات آهسته‌ترشان که در مقیاس‌های طول اتمی و مولکولی بسیار کوچک‌تر نیز اتفاق می‌افتد، استفاده می‌شوند.

دکتر "دوایپایان چاکرابارتی" نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: این مدل کلوئیدی آب یک ذره‌بین روی آب مولکولی به ما ارائه می‌کند و ما را قادر می‌سازد اسرار آب را در مورد داستان انتقال فاز آن کشف کنیم.

این تیم پیش‌بینی می‌کند که مدلی که ایجاد کرده‌ است، دریچه‌ای را رو به تحقیقات جدید باز کند که از این نظریه حمایت می‌کند و تعریف "مایعات درهم" را به مایعات دیگری مانند سیلیکون گسترش دهد.

"فرانچسکو اسکیورتینو" از محققان این مطالعه و استاد دانشگاه "ساپینزا" می‌گوید: ما در این کار برای اولین بار، نمایی از انتقال فاز مایع-مایع را بر اساس ایده‌های درهم‌تنیدگی شبکه پیشنهاد می‌کنیم. من مطمئن هستم که این کار الهام‌بخش مدل‌سازی نظری جدید بر اساس مفاهیم توپولوژیکی خواهد بود.

نتایج این مطالعه در مجله Nature Physics منتشر شده است.