JACS: Учёные обнаружили у воды состояние между льдом и жидкостью

Японские исследователи выявили у воды необычное состояние, в котором молекулы ведут себя как твёрдое тело и как жидкость одновременно.

Работа опубликована в Journal of the American Chemical Society (JACS).

Учёные из Токийского научного университета показали, что при сильном ограничении пространства молекулы H₂O остаются в фиксированных позициях, характерных для льда, но продолжают быстро вращаться, как в жидкости. Такое состояние, называемое предплавлением, представляет собой фазу, где сосуществуют замороженные слои и подвижные молекулы воды.

В эксперименте использовалась тяжёлая вода (D₂O), в которой атомы водорода заменены изотопом дейтерием. Её поместили в стержневидные кристаллы с гидрофильными каналами шириной около 1,6 нанометра, заморозили и затем постепенно нагрели. Процесс отслеживали с помощью статической твердотельной дейтериевой ядерно-магнитной спектроскопии (ЯМР). Наблюдения показали формирование трёхслойной структуры с различными типами движений молекул в каждом слое.

Исследователи отмечают, что подобные состояния могут иметь практическое значение, например, для хранения газов, таких как водород и метан, и для разработки новых водных материалов, включая искусственные газовые гидраты.