Forradalmi felfedezés: Bochum kutatói megfejtik a víz szerkezetét!

Forradalmi felfedezés: Bochum kutatói megfejtik a víz szerkezetét!

A bochumi Ruhr Egyetem kutatói jelentős felfedezést tettek a szuperkritikus víz szerkezetének tisztázásával. A szuperkritikus víz, amely szélsőséges hőmérsékleten és nyomáson fordul elő, egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek folyadékra és gázra egyaránt hasonlítanak. Ez a felfedezés nemcsak a kémiai folyamatok megértését forradalmasíthatja, hanem a gyakorlati alkalmazásokat is elősegítheti az iparban. Hírek a bochumi Ruhr Egyetemről beszámol arról, hogy a kutatók megcáfoltak egy korábban létező elméletet, amely szerint a vízmolekulák klaszterekbe rendeződtek, és hidrogénkötésekkel kapcsolták össze őket.

A Dr. Katja Mauelshagen, Dr. Gerhard Schwaab, Prof. Dr. Martina Havenith, Dr. Philipp Schienbein és Prof. Dr. Dominik Marx alkotta kutatócsoport a terahertz spektroszkópia és a molekuladinamikai szimulációk kombinációját alkalmazta. A módszerek ezen kombinációja feltárta, hogy a szuperkritikus vízben lévő vízmolekulák nem csoportosulnak, ahogy korábban gondolták. Ezeket az eredményeket 2025. március 14-én tették közzé a tekintélyes Science Advances folyóiratban.

A szuperkritikus víz részletei

A szuperkritikus víz 375 Celsius-fok körüli hőmérsékleten és a normál nyomás 220-szorosának megfelelő nyomáson éri el különleges alakját. Ebben az állapotában a víz különféle tulajdonságokat vesz fel, amelyek gáz- és folyadékszerű állapotokra oszthatók. Ezt megerősítették a tőle származó információk Internet kémia tovább pontosítva, amelyek a szuperkritikus víz különböző halmazállapotait elválasztó Widom-vonalra is mutatnak.

E különböző állapotok vizsgálata során a kutatók azt tudták megállapítani, hogy a folyékony vízben minden molekula hidrogénkötéseken keresztül kapcsolódik egymáshoz, míg a szuperkritikus vízben ilyen kapcsolatok nélküli izolált klaszterek alakulnak ki. Ezek a klaszterképződésben és a hidrogénkötések szerkezetében mutatkozó különbségek döntő fontosságúak a különböző állapotú víz fizikai tulajdonságainak megértéséhez.

Alkalmazások és jelentése

A kutatás jelentősége túlmutat a tudományos eredményeken. A szuperkritikus vizet egyre inkább környezetbarát oldószerként használják az iparban. Ez az alkalmazás a vegyipar számos területét forradalmasíthatja. A müncheni Leibniz Számítástechnikai Központban végzett szimulációk alátámasztják az eredményeket, és rávilágítanak a hidrogénkötés szerkezetének fontosságára szuperkritikus állapotban. Ezt a munkát a Német Kutatási Alapítvány is finanszírozta, és a Ruhr Explores Solvation (RESOLV) Kiválósági Klaszter része.

A kutatáshoz vezető felfedezés és technológiák izgalmas perspektívákat kínálnak a jövőbeli alkalmazásokhoz, és mélyebb betekintést nyújtanak a víz szuperkritikus formájának tulajdonságaiba.