Το νερό παραμένει μια από τις πιο οικείες ουσίες στη Γη, ωστόσο εξακολουθεί να παρουσιάζει πολλά επιστημονικά μυστήρια, με σημαντικότερο το πού ακριβώς συμβαίνει η μετάβαση από υγρό σε γυαλί.
Παρόλο που γνωρίζουμε ότι υπάρχει γυάλινο νερό στα πολικά σύννεφα, οι επιστήμονες αδυνατούσαν μέχρι σήμερα να παρατηρήσουν αυτή τη μετάβαση διότι το νερό σχηματίζει κρυσταλλικό πάγο με εξαιρετικά γρήγορους ρυθμούς.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το ζήτημα, μια διεθνής ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε τις προηγμένες εγκαταστάσεις του οργανισμού ANSTO προκειμένου να παγιδεύσει μικροσκοπικές ποσότητες νερού μέσα σε εξαιρετικά λεπτές στρώσεις μεμβρανών, οι οποίες αποτελούνται από το ειδικό μόριο της φυταντριόλης.
Η αποκάλυψη της κρυφής κατάστασης
Αυτός ο πρωτοποριακός μαλακός νανοπεριορισμός απέτρεψε αποτελεσματικά την κρυστάλλωση του νερού σε πάγο. Έτσι, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το νερό εισέρχεται σε μια προηγουμένως κρυφή υαλώδη κατάσταση σε ένα πολύ ευρύτερο φάσμα θερμοκρασιών από ό,τι πίστευαν προηγουμένως.
Τα πειράματα σκέδασης ακτίνων Χ κατέστησαν δυνατή τη χαρτογράφηση της δομής και της χαμηλής θερμοκρασίας των μιγμάτων, ενώ οι μετρήσεις με νετρόνια παρακολούθησαν την κίνηση των ατόμων υδρογόνου. Τα δεδομένα αποκάλυψαν ότι η μοριακή δυναμική του νερού μεταβάλλεται δραματικά μεταξύ -35°C και -20°C, ενώ οι γύρω μεμβράνες διατηρούν την κινητικότητα και τη ρευστότητά τους.
Πρακτικές εφαρμογές και προοπτικές
Η ευρεία αυτή πειραματική προσέγγιση συνδύασε επίσης μικροσκοπία χαμηλών θερμοκρασιών και προσομοιώσεις υπολογιστή. Τα νέα ευρήματα έχουν ουσιαστικές πρακτικές επιπτώσεις για την κατανόηση της συμπεριφοράς του νερού σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, προσφέροντας πολύτιμες γνώσεις που επηρεάζουν άμεσα την κρυοσυντήρηση ευαίσθητων βιολογικών υλικών, τις σύγχρονες τεχνολογίες κατάψυξης τροφίμων και τη βαθύτερη κατανόηση των φυσικών διεργασιών στα ζωντανά κύτταρα, όπου το νερό βρίσκεται συχνά περιορισμένο σε νανοκλίμακα.