اكتشاف ثوري: باحثون في بوخوم يفككون بنية الماء!

اكتشاف ثوري: باحثون في بوخوم يفككون بنية الماء!

حقق الباحثون في جامعة الرور في بوخوم اكتشافًا مهمًا من خلال توضيح بنية المياه فوق الحرجة. يُظهر الماء فوق الحرج، والذي يحدث عند درجات حرارة وضغوط شديدة، خصائص فريدة تشبه السائل والغاز. لا يمكن لهذا الاكتشاف أن يحدث ثورة في فهم العمليات الكيميائية فحسب، بل يعزز أيضًا التطبيقات العملية في الصناعة. أخبار من جامعة الرور بوخوم تشير التقارير إلى أن الباحثين دحضوا نظرية موجودة سابقًا تقترح أن جزيئات الماء مرتبة في مجموعات ومتصلة بواسطة روابط هيدروجينية.

استخدم فريق البحث المكون من الدكتورة كاتيا ماولشاجن والدكتور جيرهارد شواب والبروفيسور الدكتورة مارتينا هافينيث والدكتور فيليب شينباين والبروفيسور الدكتور دومينيك ماركس، مزيجًا من التحليل الطيفي تيراهيرتز ومحاكاة الديناميكيات الجزيئية. كشف هذا المزيج من الطرق أن جزيئات الماء في الماء فوق الحرج لا تتجمع كما كان يعتقد سابقًا. نُشرت هذه النتائج في 14 مارس 2025 في مجلة Science Advances المرموقة.

تفاصيل المياه فوق الحرجة

يصل الماء فوق الحرج إلى شكله الخاص عند حوالي 375 درجة مئوية وضغط يبلغ 220 ضعف الضغط الطبيعي. في هذه الحالة، يأخذ الماء خصائص مختلفة يمكن تقسيمها إلى أنظمة شبيهة بالغاز وشبيهة بالسائل. وهذا ما أكدته معلومات من كيمياء الإنترنت مزيد من التوضيح، والتي تشير أيضًا إلى خط ويدوم، الذي يفصل بين الحالات المختلفة للمياه فوق الحرجة.

عند فحص هذه الحالات المختلفة، تمكن الباحثون من تحديد أنه في الماء السائل، ترتبط جميع الجزيئات من خلال روابط هيدروجينية، بينما في الماء فوق الحرج تتشكل مجموعات معزولة بدون مثل هذه الروابط. تعد هذه الاختلافات في تكوين الكتلة وبنية الرابطة الهيدروجينية أمرًا بالغ الأهمية لفهم الخواص الفيزيائية للمياه في الحالات المختلفة.

التطبيقات والمعنى

أهمية البحث تتجاوز النتائج الأكاديمية. يتم استخدام المياه فوق الحرجة بشكل متزايد كمذيب صديق للبيئة في الصناعة. يمكن أن يحدث هذا التطبيق ثورة في العديد من مجالات الصناعة الكيميائية. تدعم عمليات المحاكاة التي أجريت في مركز لايبنيز للحوسبة في ميونيخ النتائج وتسلط الضوء على أهمية بنية رابطة الهيدروجين في الحالة فوق الحرجة. تم تمويل هذا العمل أيضًا من قبل مؤسسة الأبحاث الألمانية وهو جزء من مجموعة التميز في Ruhr Explores Solvation (RESOLV).

يوفر الاكتشاف والتقنيات التي أدت إلى هذا البحث آفاقًا مثيرة للتطبيقات المستقبلية ورؤى أعمق حول خصائص الماء في شكله فوق الحرج.