Air ada dalam dua keadaan cair yang terpisah, keduanya dibentuk oleh molekul H2O

Dengan menggunakan laser sinar-X, para peneliti di Universitas Stockholm dapat mengikuti transisi antara dua keadaan cair air yang berbeda, keduanya diproduksi oleh molekul H2O. Hadir dalam sistem tekanan yang berbeda dengan perbedaan kepadatan dua tekanan sekitar -63 C Celcius. Dengan mengubah tekanan secara cepat sebelum sampel dibekukan, perubahan dari satu cairan ke cairan lainnya dapat diamati secara real time. Temuan mereka dipublikasikan di jurnal Ilmu.

Air, umum dan penting untuk kehidupan di bumi, berperilaku sangat aneh dibandingkan dengan zat lain. Kita tahu bagaimana sifat-sifat air, seperti massa jenis, panas jenis, viskositas, dan sensitivitas, menanggapi perubahan tekanan dan suhu yang sangat kontras dengan cairan lain. Akibatnya, air sering disebut “terganggu”. Jika air bertindak sebagai “cairan normal”, kita tidak akan ada, karena kehidupan laut tidak dapat berkembang. Namun, ini masih menjadi pertanyaan terbuka: apa penyebab ketidakkonsistenan ini?

Ada berbagai penjelasan tentang sifat-sifat aneh air dan salah satunya adalah bahwa air memiliki kemampuan untuk muncul sebagai dua cairan yang terpisah pada tekanan dan suhu yang berbeda. Jika kita bisa menyimpan dua cairan di dalam gelas, keduanya akan terpisah sebagai air dan minyak (lihat gambar) dengan antarmuka yang jelas. Air biasa di lingkungan kita hanyalah cairan dan tidak ada antarmuka yang terlihat di kaca mana pun – tetapi pada tingkat molekuler ia membentuk wilayah spasial kecil dengan konsentrasi yang sama dengan dua cairan, menyebabkan perilaku aneh air yang menyebabkan tantangan bahwa dua cairan hidup berdampingan pada suhu kamar. Karena fakta bahwa sejauh ini tidak ada eksperimen yang mungkin dilakukan pada suhu, sejauh ini hanya mungkin untuk menyelidiki air menggunakan berbagai simulasi komputer dalam situasi ini, yang menyebabkan hasil yang sangat bertentangan tergantung pada model yang digunakan.

Anders Nielsen, seorang profesor fisika kimia di Universitas Stockholm, berkata: “Hal yang istimewa adalah kami dapat melakukan sinar-X dengan sangat cepat sebelum air membeku, dan kami melihat bagaimana satu cairan diubah menjadi cairan lain.” “Selama beberapa dekade, ada spekulasi dan berbagai teori tentang mengapa air menjadi lebih dingin ketika mendingin untuk menggambarkan fitur luar biasa ini. Sekarang kita melihat bahwa dua keadaan cair itu nyata dan ini bisa menjelaskan keanehan air.

Katherine Aman-Winkel, seorang peneliti senior dalam fisika kimia di Universitas Stockholm, berkata, “Saya telah mempelajari berbagai jenis es chaotic untuk waktu yang lama untuk melihat apakah mereka akan dianggap sebagai kerajaan kaca yang mewakili cairan beku.” “Yang benar adalah mereka mewakili cairan nyata dan kami melihat transformasi di antara mereka. Mimpi itu nyata.”

Harshad Pathak, seorang peneliti fisika kimia di Universitas Stockholm, berkata: “Kami telah bekerja keras selama bertahun-tahun untuk mengukur air dalam kondisi suhu rendah tanpa pembekuan, dan sangat bermanfaat untuk melihat hasilnya. “Ada banyak upaya di seluruh dunia untuk menemukan dua cairan dengan menempatkan air di bogies kecil atau mencampurkannya dengan senyawa lain, tetapi di sini kita dapat mengikutinya sebagai air murni biasa.”

“Saya pikir fluktuasi dua cairan dapat menjadi komponen penting dari proses biologis dalam sel hidup,” kata Fivos Perakis, asisten profesor fisika kimia di Universitas Stockholm. “Penemuan baru ini juga bisa membuka banyak pedoman penelitian baru untuk air biologis.”

“Mungkin ada satu lagi yang menonjol di antara bentuk cairan untuk air di pori-pori kecil di dalam membran,” kata Marjorie Lad Parada, seorang postdock di Universitas Stockholm. “Saya pikir akses ke air bersih akan menjadi salah satu tantangan terbesar dengan perubahan iklim.”

“Ada perdebatan sengit tentang asal mula sifat aneh air selama lebih dari satu abad sejak karya awal Wolfgang Rentgen,” jelas Anders Nielsen. “Para peneliti yang mempelajari fisika air sekarang dapat menentukan model bahwa air dapat eksis sebagai dua cairan dalam rezim yang sangat dingin. Langkah selanjutnya adalah mencari tahu apakah ada titik kritis ketika kedua zat cair menjadi hanya satu zat cair dengan perubahan tekanan dan suhu. Tantangan besar untuk beberapa tahun ke depan. “

Untuk informasi lebih lanjut tentang penemuan ini, para peneliti membuktikan bahwa air mengandung banyak cairan dengan sifat yang sangat berbeda.

Referensi: “Pengamatan Eksperimental Transmisi Cairan-Cairan dalam Air Curah Super Cooled di Bawah Tekanan” . Jay Lane, Seonju Yu, Sangmin Jeong, Matthew Weston, Ja Hyuk Lee, Inte Yom, Minsek Kim, Zayeku Park, Sa Hwan Chun, Peter H. Poole dan Anders Nielsen, 20 November 2020. Ilmu.
DOI: 10.1126 / Science .abb9385

Studi ini dilakukan bekerja sama dengan Postek University di Korea, Pal-XFEL di Korea, SLAC National Accelerator Laboratory di California, Brooklyn College di City University di New York, AS, dan St. Francis Xavier University di Kanada. Orang lain yang berkontribusi pada penelitian ini termasuk mantan anggota kelompok fisikawan kimia Universitas Stockholm – Raja Hawan Kim, Alexander Spah, Daniel Meridahl, Tobias Eckland dan Matthew Weston.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.