Phát hiện những pha mới của nước

28/09/2022 10:05

Các nhà khoa học tại Đại học Cambridge, Anh đã phát hiện rằng nước trong lớp một phân tử hoạt động không giống như chất lỏng hay chất rắn, Phys.org đưa tin.

Họ thấy rằng nước trong lớp dày một phân tử đó có khả năng dẫn điện cao khi ở áp suất cao, bài đăng ngày 14/9 của trang khoa học Phys.org cho hay.

Ta đã biết nhiều về hành vi của "nước khối": nó nở ra khi đóng băng và có nhiệt độ sôi cao.

Nhưng khi nước được nén vào kích cỡ nano, các đặc tính của nó sẽ thay đổi đáng kể.

Bằng cách phát triển một phương pháp mới để dự đoán hành vi bất thường này với độ chính xác chưa từng có trước đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một số pha mới của nước ở cấp độ phân tử.

Nước thường bị kẹt giữa các màng hoặc trong các hốc nhỏ có kích thước nano — có thể thấy ở mọi nơi, từ màng trong cơ thể chúng ta cho đến các cấu thành địa chất.

Nhưng nước giữ trong quy mô nano có hành vi rất khác so với nước chúng ta uống.

Phát hiện những pha mới của nước - Ảnh 1.

Mô phỏng pha hexatic. (Ảnh: Nature)

Cho đến nay, những thách thức trong việc mô tả thực nghiệm các trạng thái của nước ở quy mô nano đã ngăn cản ta hiểu đầy đủ về hành vi của nước. 

Nhưng trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature, nhóm nghiên cứu do trường Cambridge dẫn đầu đã mô tả cách họ sử dụng những tiến bộ trong phương pháp tính toán để dự đoán giản đồ pha của một lớp nước độ dày một phân tử với độ chính xác chưa từng có.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng nước được giữ trong một lớp độ dày một phân tử sẽ trải qua nhiều pha, bao gồm pha "hexatic" (lục phân) và pha "superionic" (siêu ion).

Phát hiện những pha mới của nước - Ảnh 2.

Mô phỏng pha superionic. (Ảnh: Nature)

Ở pha hexatic, nước đóng vai trò không phải là chất rắn hay chất lỏng, mà là một trung gian. 

Trong pha superionic xảy ra ở áp suất cao hơn, nước có tính dẫn điện cao, đẩy các proton nhanh chóng qua băng nước theo cách giống như dòng chảy của các electron trong chất dẫn điện.

Sự thành công của các phương pháp điều trị trong y học có thể phụ thuộc vào cách nước bị kẹt trong các hốc nhỏ trong cơ thể chúng ta sẽ phản ứng như thế nào. 

Sự phát triển của chất điện phân dẫn điện tốt cho pin, khử muối trong nước và vận chuyển không ma sát của chất lỏng đều phụ thuộc vào việc dự đoán nước bị giam giữ sẽ hành vi như thế nào.

Tiến sĩ Venkat Kapil từ Khoa Hóa mang tên Yusuf Hamied của đại học Cambridge, tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Đối với tất cả các lĩnh vực này, việc hiểu được hành vi của nước là câu hỏi cơ bản. Phương pháp tiếp cận của chúng tôi cho phép nghiên cứu một lớp nước trong một kênh giống như graphene với độ dự đoán chính xác chưa từng có."

Kapil cho biết: “Pha hexatic không phải là chất rắn cũng không phải là chất lỏng mà là một chất trung gian, điều này đồng tình với các lý thuyết trước đây về vật liệu hai chiều. Cách tiếp cận của chúng tôi cũng cho thấy rằng pha này có thể được nhìn thấy bằng thực nghiệm bằng cách giữ nước trong một kênh graphene”.

"Sự tồn tại của pha superionic ở những điều kiện dễ tiếp cận là rất đặc biệt, vì pha này thường được thấy trong những điều kiện khắc nghiệt như ở lõi Sao Thiên Vương và Hải Vương. Một cách để hình dung pha này là các nguyên tử oxy tạo thành một lưới tinh thể rắn và các proton chảy như một chất lỏng xuyên qua lưới tinh thể, giống như bọn trẻ chạy qua một mê cung”.

Các nhà nghiên cứu cho biết pha superionic này có thể có vai trò quan trọng đối với các vật liệu điện phân và pin trong tương lai vì nó cho thấy khả năng dẫn điện cao hơn từ 100 đến 1.000 lần so với các vật liệu pin hiện tại.

Các kết quả nghiên cứu sẽ không chỉ giúp hiểu được cách hoạt động của nước ở quy mô nano, mà còn gợi ý "giam giữ nano" có thể là một con đường mới để tìm ra hành vi siêu nano của các vật liệu khác.

Tác giả:
Quang Hưng (dịch)
Nguồn: Phys.org
Ý kiến của bạn
Bình luận
Xem thêm bình luận

Đọc thêm

SAWACO sơ kết 6 tháng triển khai chương trình phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số

SAWACO sơ kết 6 tháng triển khai chương trình phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số

Trung tuần tháng 3/2026, Đảng ủy Tổng Công ty Cấp nước Sài Gòn (SAWACO) đã tổ chức Hội nghị sơ kết 6 tháng triển khai Chương trình hành động số 04-CTr/ĐU và 08-CTr/ĐU.

Doanh nghiệp 21/03/2026
Đánh giá đặc điểm và ứng dụng của Eco-Enzyme được sản xuất từ vỏ họ quả Citrus

Đánh giá đặc điểm và ứng dụng của Eco-Enzyme được sản xuất từ vỏ họ quả Citrus

Bài báo này trình bày nghiên cứu về ứng dụng của Eco-Enzyme trong việc giảm thiểu cục bộ ô nhiễm nước.

Giải pháp kỹ thuật khắc phục khiếm khuyết dữ liệu công tác mô hình hóa hệ thống truyền tải nước sạch *

Giải pháp kỹ thuật khắc phục khiếm khuyết dữ liệu công tác mô hình hóa hệ thống truyền tải nước sạch *

Mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống phân phối nước một cách gần đúng, cho phép đánh giá hiệu suất vận hành, tối ưu hóa chi phí và đảm bảo an toàn cấp nước trong nhiều kịch bản khác nhau.

AI và “cơn khát nước” của nền kinh tế số

AI và “cơn khát nước” của nền kinh tế số

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo đang kéo theo nhu cầu khổng lồ về điện và nước cho các trung tâm dữ liệu. Đằng sau tăng trưởng của nền kinh tế số là “dấu chân nước” ngày càng lớn, đặt ra thách thức mới đối với quản trị tài nguyên và phát triển bền vững.

Lời giải kỹ thuật cho bài toán vận hành hệ thống cấp nước Quảng Ninh

Lời giải kỹ thuật cho bài toán vận hành hệ thống cấp nước Quảng Ninh

Việc ứng dụng phối hợp các giải pháp hệ thống giám sát và thu thập giữ liệu (SCADA) - thông tin địa lý (GIS) - phân vùng (DMA) chính là lời giải kỹ thuật cho bài toán vận hành hệ thống cấp nước Quảng Ninh, giúp công tác quản lý chuyển từ phản ứng khi có sự cố sang chủ động giám sát - kiểm soát - tối ưu.

Khi dữ liệu trở thành điều kiện sống còn của ngành cấp nước

Khi dữ liệu trở thành điều kiện sống còn của ngành cấp nước

Trong bối cảnh áp lực tài chính gia tăng và yêu cầu minh bạch ngày càng cao, ngành cấp nước Việt Nam đang đứng trước đòi hỏi phải chuẩn hóa dữ liệu vận hành. NewIBNET không chỉ là công cụ so sánh quốc tế, mà đang trở thành nền tảng giúp doanh nghiệp nâng cao quản trị và củng cố năng lực tiếp cận nguồn vốn.

Người “gieo” sáng kiến trong quản trị nước sạch đô thị

Người “gieo” sáng kiến trong quản trị nước sạch đô thị

Từ những cải tiến cụ thể như tích hợp dữ liệu GIS, giám sát SCADA đến tối ưu điều tiết áp lực, hành trình “gieo sáng kiến” của người kỹ sư ngành Nước đang góp phần hình thành nền tảng trí tuệ cho quản trị hệ thống cung ứng nước sạch.

Tư vấn lựa chọn máy ép bùn hiệu quả cho nhà máy cấp nước

Tư vấn lựa chọn máy ép bùn hiệu quả cho nhà máy cấp nước

Trong hệ thống xử lý nước cấp hiện đại, máy ép bùn được xem là thiết bị không thể thiếu, phát huy hiệu quả trong việc giảm thể tích bùn. Từ đó giúp tối ưu hóa chi phí vận hành và đảm bảo tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường.

Tối ưu chi phí xử lý bùn thải cho doanh nghiệp ngành Nước và Môi trường

Tối ưu chi phí xử lý bùn thải cho doanh nghiệp ngành Nước và Môi trường

Trong vận hành hệ thống xử lý nước thải, bùn thải đang là một trong những hợp phần tiêu tốn chi phí, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả vận hành và tính bền vững của các công trình. Việc ứng dụng các giải pháp tối ưu về công nghệ và hiệu quả kinh tế trong xử lý bùn thải trở thành vấn đề cấp thiết.

Top