Revolutionaire ontdekking: Bochum-onderzoekers ontcijferen waterstructuur!

Revolutionaire ontdekking: Bochum-onderzoekers ontcijferen waterstructuur!

Onderzoekers van de Ruhr Universiteit Bochum hebben een belangrijke ontdekking gedaan door de structuur van superkritisch water op te helderen. Superkritisch water, dat ontstaat bij extreme temperaturen en drukken, vertoont unieke eigenschappen die op zowel een vloeistof als een gas lijken. Deze ontdekking zou niet alleen een revolutie teweeg kunnen brengen in het begrip van chemische processen, maar ook praktische toepassingen in de industrie kunnen bevorderen. Nieuws van de Ruhruniversiteit Bochum meldt dat de onderzoekers een eerder bestaande theorie hebben weerlegd die voorstelde dat watermoleculen in clusters waren gerangschikt en verbonden door waterstofbruggen.

Het onderzoeksteam, bestaande uit dr. Katja Mauelshagen, dr. Gerhard Schwaab, prof. dr. Martina Havenith, dr. Philipp Schienbein en prof. dr. Dominik Marx, gebruikte een combinatie van terahertz-spectroscopie en moleculaire dynamica-simulaties. Deze combinatie van methoden onthulde dat de watermoleculen in superkritisch water niet geclusterd zijn zoals eerder werd gedacht. Deze resultaten werden op 14 maart 2025 gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Science Advances.

Details van superkritisch water

Superkritisch water bereikt zijn bijzondere vorm bij ongeveer 375 graden Celsius en een druk van 220 keer de normale druk. In deze toestand neemt water verschillende eigenschappen aan die kunnen worden onderverdeeld in gasachtige en vloeistofachtige regimes. Dit werd bevestigd door informatie van Internet-chemie verder verduidelijkt, wat ook wijst op de Widom-lijn, die verschillende toestanden van superkritisch water scheidt.

Bij het onderzoeken van deze verschillende toestanden konden de onderzoekers vaststellen dat in vloeibaar water alle moleculen met elkaar verbonden zijn via waterstofbruggen, terwijl in superkritisch water geïsoleerde clusters zonder dergelijke verbindingen ontstaan. Deze verschillen in clustervorming en waterstofbrugstructuur zijn cruciaal voor het begrijpen van de fysische eigenschappen van water in verschillende toestanden.

Toepassingen en betekenis

Het belang van onderzoek gaat verder dan academische bevindingen. Superkritisch water wordt in de industrie steeds vaker als milieuvriendelijk oplosmiddel gebruikt. Deze toepassing zou potentieel een revolutie teweeg kunnen brengen in veel gebieden van de chemische industrie. De simulaties uitgevoerd in het Leibniz Computing Center in München ondersteunen de resultaten en werpen licht op het belang van de waterstofbrugstructuur in de superkritische toestand. Dit werk werd ook gefinancierd door de Duitse Research Foundation en maakt deel uit van de Ruhr Explores Solvation (RESOLV) Cluster of Excellence.

De ontdekking en technologieën die tot dit onderzoek hebben geleid, bieden opwindende perspectieven voor toekomstige toepassingen en diepere inzichten in de eigenschappen van water in zijn superkritische vorm.