Andrey Geim e Konstantin Novoselov hanno scoperto come rendere l'acqua "morta" e privarla delle sue proprietà dissolventi uniche, sperimentando i migliori "sandwich" di grafite e nitruro di boro, secondo un articolo pubblicato sulla rivista Science.
L '"acqua morta" non è solo un fenomeno scientifico interessante, la sua scoperta ha applicazioni abbastanza specifiche per altre scienze, in particolare la biologia. Ci aiuterà a capire perché l'acqua è così importante per l'esistenza della vita. Considerando il ruolo che l'acqua gioca nella formazione delle molecole proteiche, possiamo dire che i sottili strati di acqua sono gli scultori della vita in senso letterale e figurato ", afferma Andrey Geim dell'Università di Manchester (Regno Unito).
L'acqua, come spiegano gli scienziati, oggi rimane una delle sostanze più misteriose sulla Terra. A differenza dei "vicini" sulla tavola periodica, la combinazione di idrogeno con ossigeno ha un punto di ebollizione e di congelamento eccezionalmente alto, una capacità termica insolita e la capacità di sciogliere un numero enorme di composti organici e inorganici.
Questa "abilità" dell'acqua, a sua volta, è associata alle sue altre proprietà fisiche: un momento di dipolo elettrico elevato. Con questa parola, gli scienziati capiscono come le cariche positive e negative sono distribuite in tutta la molecola. Le molecole d'acqua hanno un momento di dipolo molto elevato, poiché gli elettroni in essa contenuti sono "attratti" dall'atomo di ossigeno e gli atomi di idrogeno caricati positivamente, al contrario, vengono rimossi da esse.
Gli scienziati si chiedono da tempo se mantiene queste proprietà nei casi in cui le molecole d'acqua sono impilate in pochi strati o se si trasformano in qualcosa di completamente diverso.
Game, Novoselov ei loro colleghi dell'università hanno risolto questo problema sperimentando con peculiari "sandwich" assemblati da lastre di grafite ultrasottili e pellicole bidimensionali di nitruro di boro, strutturate più o meno allo stesso modo del grafene, per la cui scoperta i fisici russo-britannici hanno ricevuto il Premio Nobel nel 2010.
Usando un foglio di grafite come "base", gli scienziati vi hanno posato sopra le pellicole di nitruro di boro in modo tale da ottenere una specie di "casa" con molte "stanze" separate di larghezza e altezza di diverse decine di nanometri. Grazie a ciò, un numero molto piccolo di molecole d'acqua potrebbe entrare in tali slot, il che ha permesso a Geim e al suo team di misurare con molta precisione le loro proprietà dielettriche e altre proprietà fisiche.
Per fare questo, gli scienziati hanno portato l'ago di un microscopio a forza atomica supersensibile in ciascuna di queste "stanze" e hanno osservato quanto bene il campo elettrico penetrava attraverso il "sandwich" di materiali semiconduttori piatti e acqua, modificando l'altezza e la larghezza dell'intera struttura.
Video promozionale:
Come dimostrato da queste osservazioni, le proprietà del liquido cambiavano drasticamente se lo spessore del suo strato si avvicinava al segno di due nanometri. In questo caso l'acqua è diventata "morta" e ha perso le sue sorprendenti proprietà dielettriche e ha cessato di essere un solvente universale.
“Sapevamo che le proprietà dei sottili strati di acqua sarebbero state molto diverse da come si comporta un liquido 'normale', ma non sapevamo come. Siamo rimasti molto sorpresi dal fatto che fossero davvero diversi, ma non nella direzione che ci aspettavamo: piccole quantità di acqua avevano un grado di polarizzazione estremamente basso piuttosto che alto”, aggiunge Laura Fumagalli, collega di Geim.
Una tale scoperta, come osserva il fisico russo-britannico, è molto importante nel contesto dello studio dell'evoluzione della vita e della ricerca di altri esseri umani, poiché i film sottili fatti di acqua potrebbero svolgere un ruolo importante nell'evoluzione delle prime molecole chimiche complesse, incluso il DNA, e nella vita dei primi abitanti. Terra.
