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

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.

Tăng cường hợp tác đào tạo, nghiên cứu giữa Trường ĐH Xây dựng Hà Nội và Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Nội

Tăng cường hợp tác đào tạo, nghiên cứu giữa Trường ĐH Xây dựng Hà Nội và Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Nội

Ngày 15/01/2026, tại trụ sở Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Nội, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (HUCE) và Công ty TNHH MTV Nước sạch Hà Nội (HAWACOM) đã tổ chức Lễ ký kết Biên bản ghi nhớ và Thỏa thuận hợp tác.

Nghiên cứu giảm thiểu ăn mòn sinh học trong hệ thống thoát nước đô thị bằng bê tông hỗ trợ chất dẫn điện

Nghiên cứu giảm thiểu ăn mòn sinh học trong hệ thống thoát nước đô thị bằng bê tông hỗ trợ chất dẫn điện

Nghiên cứu đề xuất lớp lót bê tông có bổ sung vật liệu dẫn điện (magnetite, acetylene black) nhằm thúc đẩy vi khuẩn sinh điện và oxy hóa sinh học H₂S. Thí nghiệm quy mô phòng được thực hiện với các cấu hình lớp lót khác nhau.

Ứng dụng mô hình hóa trong thiết kế và vận hành, quản lý nhà máy xử lý nước thải

Ứng dụng mô hình hóa trong thiết kế và vận hành, quản lý nhà máy xử lý nước thải

Bài báo này giới thiệu khái niệm, vai trò, khả năng ứng dụng, một số phần mềm mô phỏng của mô hình hóa (MHH) và quy trình (05) bước cơ bản để triển khai một dự án MHH cho nhà máy xử lý nước thải.

Biến bùn thải thành nguồn năng lượng mới

Biến bùn thải thành nguồn năng lượng mới

Biến bùn thải thành nguồn năng lượng mới đang trở thành một trong những giải pháp tiên tiến, vừa giải quyết vấn đề môi trường, vừa tái tạo năng lượng phục vụ cho nhu cầu ngày càng tăng của xã hội, góp phần thúc đẩy kinh tế tuần hoàn và phát triển bền vững.

Đánh giá khả năng dễ bị tổn thương tài nguyên nước lưu vực sông Ba*

Đánh giá khả năng dễ bị tổn thương tài nguyên nước lưu vực sông Ba*

Nghiên cứu đánh giá chỉ số dễ bị tổn thương tài nguyên nước (VI) trên lưu vực sông Ba nhằm đề xuất các giải pháp đảm bảo an ninh nguồn nước, đặc biệt là nước sinh hoạt trong bối cảnh biến đổi khí hậu (BĐKH).

Trường Đại học Xây dựng Hà Nội tổ chức Lễ trao bằng tốt nghiệp lớp K60 Cấp Thoát nước Bình Dương

Trường Đại học Xây dựng Hà Nội tổ chức Lễ trao bằng tốt nghiệp lớp K60 Cấp Thoát nước Bình Dương

Sáng 03/01/2026, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (HUCE) tổ chức Lễ trao bằng tốt nghiệp cho sinh viên lớp K60NCBD bậc Kỹ sư ngành Kỹ thuật Cấp thoát nước. Sự kiện không chỉ đánh dấu cột mốc trưởng thành của các tân kỹ sư, mà còn khẳng định hiệu quả mô hình hợp tác đào tạo giữa cơ sở giáo dục và doanh nghiệp ngành Nước.

Phát thải khí nhà kính trong hệ thống cấp nước Đồng bằng Sông Cửu Long

Phát thải khí nhà kính trong hệ thống cấp nước Đồng bằng Sông Cửu Long

Để xác định nguồn phát thải khí nhà kính từ hệ thống cấp nước, nghiên cứu thu thập, tổng hợp, phân tích dữ liệu của các đơn vị cấp nước vùng Đồng bằng sông Cửu Long sau đó tính toán lượng phát thải khí nhà kính và phân tích tiềm năng ứng dụng điện mặt trời cho một trường hợp cụ thể.

Công nghệ Cấp nước mới và ứng dụng ở Việt Nam

Công nghệ Cấp nước mới và ứng dụng ở Việt Nam

Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu của chính tác giả, rà soát các công nghệ Cấp thoát nước mới đã được áp dụng thực tiễn ở Việt Nam và trên thế giới, cũng như tổng hợp các công bố quốc tế và trong nước trong thời gian 10 năm vừa qua.

Top