Ученые из Института промышленных наук Токийского университета проанализировали экспериментальные данные. Они пытаются разобраться, есть ли у переохлажденной воды фазовый переход жидкость-жидкость между неупорядоченными и тетраэдрически структурированными формами. Ими были обнаружены доказательства критической точки, в основе которой лежат работающие вместе тетраэдры. Кроме того, была продемонстрирована второстепенная роль данной точки в водных аномалиях. Новая информация показывает, что свойства, которые необходимы для создания жизни в воде, концентрируются в двух ее состояниях.
Жидкая вода является основой для жизни в нашем понимании, ее свойства заметно отличаются от свойств других жидкостей. Происхождение таких особенностей как максимальная плотность при 4 градусах по Цельсию и большая теплоемкость становилось предметом жестких дискуссий в научном обществе.
Теперь же, ученым из Токийского университета, удалось применить модель двух состояний. Она демонстрирует, что два типа молекулярных структур в жидкой воде могут сосуществовать динамически. Это структурная неупорядоченность нормальной жидкости и тетраэдрическая локальная структура. При переходе из одной фазы в другую присутствует «критическая точки». В ней корреляция между тетраэдрами находится в степенной форме, что отсекает возможность «типичного» масштаба длины.
С помощью компьютерного моделирования молекул воды и всестороннего анализа ученым удалось сузить область для обнаружения критической точки.
«Если тетраэдрические структуры в жидкой форме формируются совместно, то фазовый переход жидкость-жидкость с критической точкой возможен», – рассказывает глава исследования Руи Ши.
Команда установила, что точкой является температура -90 градусов по Цельсию при давлении около 1,7 тыс. атмосфер. Несмотря на более низкую, по сравнению с точкой замерзания, температуру, такое высокое давление помогает жидкости оставаться в метастабильном состоянии.
«Мы смогли найти доказательства существования критической точки, но в основе аномалий воды два состояния, а не критичность», – рассказывает старший автор работы Хадзиме Танака.
Ученые полагают, что новые данные смогут поставить точку в дебатах.