Тетраэдры способны объяснить уникальность воды
Тетраэдры способны объяснить уникальность воды

Таинственные тетраэдры: они способны объяснить уникальность воды

Тетраэдры способны объяснить уникальность воды

Особые качества воды, которые необходимы для любой формы жизни, преимущественно происходят от свойства двух состояний. Этот факт смогли доказать специалисты Института промышленных наук при Токийском университете. Они провели анализ экспериментальных данных и выяснили возможность переохлажденной воды выполнять фазовый переход между неупорядоченными и тетраэдрическими структурированными формами. Ученые доказали наличие критической точки, возникающей при кооперации тетраэдров и показали ее значение в аномалиях воды.

Вода в своей жидкой форме не соответствует поведению других жидкостей. Аномалиями считаются максимальная плотность воды при температуре 4 градуса и ее большая теплоемкость. Они имеют важные последствия для всех живых организмов.


Происхождение этих особенностей является предметом важных научных споров. Но новая модель исследователей постулирует динамическое сосуществование двух типов молекулярных структур в жидкой воде. Это неупорядоченная структура нормальной жидкости и самая предпочтительная тетраэдрическая структура. Практически во всех других фазовых переходах существует так называемая критическая точка, во время которой корреляция между тетраэдрами принимает степенную форму, что означает, что больше не будет никакого «типичного» масштаба длины.

Компьютерное моделирование воды и анализ термодинамических и динамических данных, в том числе измерения процесс рассеивания рентгеновских лучей, плотности, вязкости, позволили ученым сузить область поиска, где может находиться критическая точка.

Ведущий автор исследования Руи Ши считает, что в созданных в модели условиях образование тетраэдрических структур в жидкой воде происходит повсеместно, что свидетельствует о фазовых переходах с критической точкой. Этот процесс происходит при температуре – 90 градусов и при давлении в 1700 атмосфер.


Проводить эксперименты в таком физическом диапазоне затруднительно. Это объясняется низкой температурой воды, где могут быстро образовываться кристаллы льда. Но образцы воды могут долгое время оставаться в переохлажденном состоянии при очень высоких давлениях.

Ученым удалось наблюдать доказательства реального поведения критической точки. Но оказалось, что ее влияние почти несущественно в экспериментально доступной области жидкой воды. А это значит, что аномалии воды происходят из-за свойства двух состояний, а не из-за критичности.