Revolutionerande upptäckt: Bochum-forskare dechiffrerar vattenstruktur!

Revolutionerande upptäckt: Bochum-forskare dechiffrerar vattenstruktur!

Forskare vid Ruhruniversitetet i Bochum har gjort en betydande upptäckt genom att belysa strukturen hos superkritiskt vatten. Superkritiskt vatten, som uppstår vid extrema temperaturer och tryck, uppvisar unika egenskaper som liknar både en vätska och en gas. Denna upptäckt kan inte bara revolutionera förståelsen av kemiska processer, utan också främja praktiska tillämpningar inom industrin. Nyheter från Ruhruniversitetet Bochum rapporterar att forskarna tillbakavisade en tidigare existerande teori som föreslog att vattenmolekyler var ordnade i kluster och sammankopplade med vätebindningar.

Forskargruppen, bestående av Dr. Katja Mauelshagen, Dr. Gerhard Schwaab, Prof. Dr. Martina Havenith, Dr. Philipp Schienbein och Prof. Dr. Dominik Marx, använde en kombination av terahertz-spektroskopi och simuleringar av molekylär dynamik. Denna kombination av metoder avslöjade att vattenmolekylerna i superkritiskt vatten inte är klustrade som tidigare trott. Dessa resultat publicerades den 14 mars 2025 i den prestigefyllda tidskriften Science Advances.

Detaljer om superkritiskt vatten

Superkritiskt vatten når sin speciella form vid cirka 375 grader Celsius och ett tryck på 220 gånger normalt tryck. I detta tillstånd antar vattnet olika egenskaper som kan delas in i gasliknande och vätskeliknande regimer. Detta bekräftades av uppgifter från Internetkemi ytterligare förtydligade, som också pekar på Widom-linjen, som skiljer olika tillstånd av superkritiskt vatten.

När de undersökte dessa olika tillstånd kunde forskarna fastställa att i flytande vatten ansluter alla molekyler genom vätebindningar, medan det i superkritiskt vatten bildas isolerade kluster utan sådana kopplingar. Dessa skillnader i klusterbildning och vätebindningsstruktur är avgörande för att förstå de fysiska egenskaperna hos vatten i olika tillstånd.

Tillämpningar och mening

Vikten av forskning går utöver akademiska rön. Superkritiskt vatten används alltmer som ett miljövänligt lösningsmedel inom industrin. Denna applikation kan potentiellt revolutionera många områden inom den kemiska industrin. Simuleringarna som genomfördes vid Leibniz Computing Center i München stödjer resultaten och belyser vikten av vätebindningsstrukturen i det superkritiska tillståndet. Detta arbete finansierades också av den tyska forskningsstiftelsen och är en del av Ruhr Explores Solvation (RESOLV) Cluster of Excellence.

Upptäckten och teknologierna som ledde fram till denna forskning erbjuder spännande möjligheter för framtida tillämpningar och djupare insikter i vattnets egenskaper i dess superkritiska form.