Vallankumouksellinen löytö: Bochumin tutkijat tulkitsevat veden rakenteen!

Vallankumouksellinen löytö: Bochumin tutkijat tulkitsevat veden rakenteen!

Ruhrin yliopiston Bochumin tutkijat ovat tehneet merkittävän löydön selvittämällä ylikriittisen veden rakennetta. Ylikriittisellä vedellä, jota esiintyy äärimmäisissä lämpötiloissa ja paineissa, on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka muistuttavat sekä nestettä että kaasua. Tämä löytö voi paitsi mullistaa kemiallisten prosessien ymmärtämisen, myös edistää käytännön sovellutuksia teollisuudessa. Uutisia Ruhrin yliopistosta Bochum raportoi, että tutkijat kumosivat aiemmin olemassa olevan teorian, joka ehdotti, että vesimolekyylit järjestettiin klustereiksi ja yhdistettiin vetysidoksilla.

Tutkimusryhmä, johon kuuluivat tohtori Katja Mauelshagen, tohtori Gerhard Schwaab, professori tohtori Martina Havenith, tohtori Philipp Schienbein ja prof. tri Dominik Marx, käytti terahertsispektroskopian ja molekyylidynamiikan simulaatioiden yhdistelmää. Tämä menetelmien yhdistelmä paljasti, että ylikriittisen veden vesimolekyylit eivät ole klusteroituneita, kuten aiemmin ajateltiin. Nämä tulokset julkaistiin 14. maaliskuuta 2025 arvostetussa Science Advances -lehdessä.

Yksityiskohdat ylikriittisestä vedestä

Ylikriittinen vesi saavuttaa erikoismuotonsa noin 375 celsiusasteessa ja 220 kertaa normaalipaineen paineessa. Tässä tilassa vesi saa erilaisia ​​ominaisuuksia, jotka voidaan jakaa kaasumaiseen ja nestemäiseen tilaan. Tämän vahvistivat tiedot osoitteesta Internetin kemia edelleen selvennettynä, mikä viittaa myös Widom-viivaan, joka erottaa ylikriittisen veden eri tilat.

Näitä eri tiloja tutkiessaan tutkijat pystyivät toteamaan, että nestemäisessä vedessä kaikki molekyylit yhdistyvät vetysidosten kautta, kun taas ylikriittisessä vedessä muodostuu eristettyjä klustereita ilman tällaisia ​​yhteyksiä. Nämä erot klusterin muodostumisessa ja vetysidosrakenteessa ovat ratkaisevia veden fysikaalisten ominaisuuksien ymmärtämisessä eri olomuodoissa.

Sovellukset ja merkitys

Tutkimuksen merkitys ylittää akateemisia tuloksia. Ylikriittistä vettä käytetään yhä enemmän ympäristöystävällisenä liuottimena teollisuudessa. Tämä sovellus voi mahdollisesti mullistaa monia kemianteollisuuden alueita. Leibnizin atk-keskuksessa Münchenissä tehdyt simulaatiot tukevat tuloksia ja valaisevat vetysidosrakenteen merkitystä ylikriittisessä tilassa. Tätä työtä rahoitti myös Saksan tutkimussäätiö, ja se on osa Ruhr Explores Solvation (RESOLV) Cluster of Excellence -klusteria.

Löytö ja teknologiat, jotka johtivat tähän tutkimukseen, tarjoavat jännittäviä tulevaisuuden sovelluksia ja syvempiä näkemyksiä veden ominaisuuksista sen ylikriittisessä muodossa.