Andrey Geim dan Konstantin Novoselov mencari cara untuk menjadikan air "mati" dan menghilangkan sifat larut yang unik, bereksperimen dengan "sandwic" terbaik dari grafit dan boron nitrida, menurut sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Science.
"Air mati" bukan sekadar fenomena saintifik yang menarik, penemuannya mempunyai aplikasi yang cukup spesifik untuk sains lain, terutama biologi. Ini akan membantu kita memahami mengapa air sangat penting bagi kehidupan. Mengingat peranan air dalam pembentukan molekul protein, kita dapat mengatakan bahawa lapisan air tipis adalah pemahat kehidupan dalam arti harfiah dan kiasan, "kata Andrey Geim dari University of Manchester (UK).
Air, seperti yang dijelaskan oleh saintis, hari ini kekal sebagai salah satu bahan paling misterius di Bumi. Tidak seperti "jiran" pada jadual berkala, gabungan hidrogen dengan oksigen mempunyai takat didih dan beku yang luar biasa tinggi, kapasiti haba yang luar biasa dan kemampuan untuk melarutkan sebilangan besar sebatian organik dan anorganik.
"Kemahiran" air ini, pada gilirannya, dikaitkan dengan sifat fizikalnya yang lain - momen dipol elektrik yang tinggi. Dengan kata ini, saintis memahami bagaimana cas positif dan negatif diedarkan ke seluruh molekul. Molekul air mempunyai momen dipol yang sangat tinggi, kerana elektron di dalamnya "tertarik" ke atom oksigen, dan atom hidrogen bermuatan positif, sebaliknya, dikeluarkan dari mereka.
Para saintis telah lama bertanya-tanya apakah ia mengekalkan sifat ini sekiranya molekul air ditumpuk dalam beberapa lapisan, atau jika mereka berubah menjadi sesuatu yang sama sekali berbeza.
Game, Novoselov dan rakan universiti mereka menyelesaikan masalah ini dengan bereksperimen dengan "sandwic" pelik yang dipasang dari plat grafit ultrathin dan filem nitrida boron dua dimensi, yang disusun dengan cara yang hampir sama seperti graphene, yang penemuannya ahli fizik Rusia-Britain menerima Hadiah Nobel pada tahun 2010.
Dengan menggunakan lembaran grafit sebagai "landasan", para saintis meletakkan filem boron nitrida di atasnya sedemikian rupa sehingga mereka mendapat semacam "rumah" dengan banyak "bilik" yang terpisah dengan lebar dan ketinggian beberapa puluh nanometer. Berkat ini, sebilangan kecil molekul air dapat memasuki slot seperti itu, yang membolehkan Geim dan pasukannya mengukur sifat dielektrik dan fizikal mereka dengan tepat.
Untuk melakukan ini, para saintis membawa jarum mikroskop daya atom supersensitif ke setiap "bilik" tersebut dan memerhatikan sejauh mana medan elektrik menembusi melalui "sandwic" bahan dan air semikonduktor rata, mengubah ketinggian dan lebar keseluruhan struktur ini.
Video promosi:
Seperti yang ditunjukkan oleh pemerhatian ini, sifat cecair berubah secara mendadak jika ketebalan lapisannya mendekati tanda dua nanometer. Dalam kes ini, air menjadi "mati" dan kehilangan sifat dielektriknya yang luar biasa dan tidak lagi menjadi pelarut sejagat.
Kami tahu bahawa sifat lapisan air tipis akan sangat berbeza dengan bagaimana cecair 'normal' berkelakuan, tetapi kami tidak tahu caranya. Kami terkejut bahawa mereka benar-benar berbeza, tetapi tidak mengikut arah yang kami harapkan - sejumlah kecil air mempunyai polarisasi yang sangat rendah daripada tahap tinggi,”tambah Laura Fumagalli, rakan sekerja Geim.
Penemuan seperti itu, seperti yang dinyatakan oleh ahli fizik Rusia-Inggeris, sangat penting dalam konteks mengkaji evolusi kehidupan dan mencari sesama manusia, kerana filem nipis yang terbuat dari air dapat memainkan peranan penting dalam evolusi molekul kimia kompleks pertama, termasuk DNA, dan dalam kehidupan penduduk pertama. Bumi.
