Хоча вода є однією з найвідоміших і найвивченіших речовин на планеті, вона досі приховує чимало загадок. Учені виявили новий, раніше непомічений стан води, який назвали передтаненням. У цьому стані молекули води можуть існувати одночасно в твердому та рідкому станах. Відкриття опубліковане в Journal of the American Chemical Society.
У звичних умовах рідка вода має динамічну структуру, у якій молекули постійно утворюють і розривають водневі зв’язки. Лід же — це жорстко впорядкована структура, де молекули фіксовані у просторі. Але в стані передтанення вода демонструє гібридну поведінку: молекули розташовані в певному порядку, як у льоді, але водночас здатні обертатися, як у рідині.
Цей феномен вдалося зафіксувати лише за допомогою складного експерименту. Вчені використали не звичайну, а так звану важку воду — у якій атоми водню замінені на дейтерій, стабільний ізотоп водню з додатковим нейтроном. Таку воду помістили в дуже обмежений простір — вузькі канали шириною всього 1,6 нанометра, утворені у кристалах спеціального матеріалу. Потім зразок охолодили і поступово нагрівали, спостерігаючи за молекулярною поведінкою. Дослідження виявило, що в цих умовах молекули води утворюють ієрархічну структуру з трьох шарів. Кожен шар має свої унікальні властивості, зокрема різні швидкості обертання та ступінь зв’язаності водневими зв’язками. Один із шарів виявився «перехідним» — саме там вода проявляла властивості передтанення. Подібна поведінка води важлива не лише з наукової цікавості. Розуміння того, як вода поводиться в замкненому просторі, може допомогти в створенні нових матеріалів для нанотехнологій, фільтрації, енергетики та медицини. За словами дослідників, здатність контролювати перехідні стани води відкриває потенціал для нових технологічних рішень.
Це відкриття також вкотре підтверджує, що вода — речовина з унікальними та ще не до кінця вивченими властивостями. Вона може мати електричні характеристики, які змінюються залежно від середовища, замерзати за високих температур або залишатися рідкою при екстремальному холоді. Нові знання про поведінку води лише підкреслюють складність цієї, здавалося б, простої молекули.
