Revolucionārs atklājums: Bohumas pētnieki atšifrē ūdens struktūru!

Revolucionārs atklājums: Bohumas pētnieki atšifrē ūdens struktūru!

Rūras universitātes Bohumā pētnieki ir veikuši nozīmīgu atklājumu, noskaidrojot superkritiskā ūdens struktūru. Superkritiskajam ūdenim, kas rodas ekstremālās temperatūrās un spiedienā, ir unikālas īpašības, kas atgādina gan šķidrumu, gan gāzi. Šis atklājums varētu ne tikai mainīt izpratni par ķīmiskajiem procesiem, bet arī veicināt praktisku pielietojumu rūpniecībā. Ziņas no Rūras universitātes Bohumā ziņo, ka pētnieki atspēkoja iepriekš pastāvošo teoriju, kas ierosināja, ka ūdens molekulas ir sakārtotas kopās un savienotas ar ūdeņraža saitēm.

Pētnieku grupa, kuras sastāvā bija Dr. Katja Mauelshagen, Dr. Gerhard Schwaab, prof. Dr. Martina Havenith, Dr. Filips Šīnbeins un prof. Dr. Dominiks Markss, izmantoja terahercu spektroskopijas un molekulārās dinamikas simulāciju kombināciju. Šī metožu kombinācija atklāja, ka ūdens molekulas superkritiskajā ūdenī nav sagrupētas, kā tika uzskatīts iepriekš. Šie rezultāti tika publicēti 2025. gada 14. martā prestižajā žurnālā Science Advances.

Sīkāka informācija par superkritisko ūdeni

Superkritiskais ūdens sasniedz savu īpašo formu aptuveni 375 grādos pēc Celsija un spiedienā, kas 220 reizes pārsniedz normālo spiedienu. Šajā stāvoklī ūdens iegūst dažādas īpašības, kuras var iedalīt gāzveida un šķidruma režīmos. To apstiprināja informācija no Interneta ķīmija tālāk precizēti, kas arī norāda uz Widom līniju, kas atdala dažādus superkritiskā ūdens stāvokļus.

Izpētot šos dažādos stāvokļus, pētnieki varēja noteikt, ka šķidrā ūdenī visas molekulas savienojas caur ūdeņraža saitēm, savukārt superkritiskajā ūdenī veidojas izolētas kopas bez šādiem savienojumiem. Šīs klasteru veidošanās un ūdeņraža saites struktūras atšķirības ir būtiskas, lai izprastu ūdens fizikālās īpašības dažādos stāvokļos.

Pielietojumi un nozīme

Pētījumu nozīme pārsniedz akadēmiskos atklājumus. Superkritiskais ūdens rūpniecībā arvien vairāk tiek izmantots kā videi draudzīgs šķīdinātājs. Šī lietojumprogramma varētu potenciāli mainīt daudzas ķīmiskās rūpniecības jomas. Simulācijas, kas veiktas Leibnicas skaitļošanas centrā Minhenē, apstiprina rezultātus un atklāj ūdeņraža saites struktūras nozīmi superkritiskajā stāvoklī. Šo darbu finansēja arī Vācijas Pētniecības fonds, un tas ir daļa no Ruhr Explores Solvation (RESOLV) izcilības klastera.

Atklājums un tehnoloģijas, kas noveda pie šī pētījuma, piedāvā aizraujošas perspektīvas turpmākiem lietojumiem un dziļāku ieskatu ūdens īpašībās tā superkritiskajā formā.