Bí mật của H2O

Chúng ta uống nước, bơi lội trong nước, và cơ thể của chúng ta cấu thànhchủ yếu từ nước. H2O, tuy phổ biến nhưng chứa đựng nhiều điều bí mật mà khoahọc hiện tại vẫn chưa khám phá được.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bí mật của H2O Bí mật của H2O Chúng ta uống nước, bơi lội trong nước, và cơ thể của chúng ta cấu thànhchủ yếu từ nước. H2O, tuy phổ biến nhưng chứa đựng nhiều điều bí mật mà khoahọc hiện tại vẫn chưa khám phá được. Chẳng hạn, không giống như hầu hết tất cả các hợp chất khác: thường co ởnhiệt độ lạnh, nước giãn nở ra khi nó bị đóng băng, đây là lý do tại sao băng nổi trênmặt nước. Tuy nhiên, ngay cả những lý do đặc tính cơ bản bất thường này vẫn cònkhó nắm bắt. Hiện nay, một nghiên cứu sinh của (MIT) và một nhóm các nhà nghiên cứu đãtiến hành thí nghiệm mới hỗ trợ một lý thuyết gây tranh cãi về hành vi của H2O, mà cóthể giúp giải thích một số bí ẩn của nước. Kết quả của nghiên cứu này đã được đăng tải trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâmKhoa học Quốc gia Hoa Kỳ, có thể có ý nghĩa quan trọng đối với các lĩnh vực khácnhau, từ sinh học cho tới lĩnh vực xây dựng các nhà nghiên cứu nói, bởi vì hành vi củanước, ảnh hưởng đến rất nhiều quá trình quan trọng. Trong một video clip, Tiến sĩ Zhang Yang, đã chứng minh: tồn tại dạng nướcsiêu lạnh, một khía cạnh quan trọng của nghiên cứu này. Bình thường của một chainước suối đã được giữ trong tủ lạnh qua đêm, bởi vì chai nước đã nằm im, cho nênnước đạt đến một nhiệt độ dưới mức đóng băng, nhưng nước không đóng băng vì nóđã không có mầm trung tâm (chẳng hạn như tinh thể nước đá, bong bóng hoặc gợnsóng để bắt đầu quá trình đông lạnh). Sau đó, khi chai bị tác động đột ngột, các sóngxung kích gây ra hầu như tất cả các phân tử nước đóng băng ngay lập tức. Nước là có lẽ là chất liệu kỳ lạ nhất trên trái đất, theo Tiến sĩ Yang Zhang,tác giả chính của bài báo PNAS, dựa trên đề tài nghiên cứu để làm luận án tiếnsĩ. Nước có tác dụng rất khác nhau khi cho tiếp xúc với các vật liệu khác , Zhangnói, với các đặc điểm bất thường. Đồng tác giả của nghiên cứu này là giáo sư Gieo -Hsin Chen, làm việc tại Phân Khoa Kỹ thuật và Khoa học hạt nhân của MIT, Hoa Kỳ. Tất cả các vật liệu trải qua giai đoạn chuyển tiếp giữa các trạng thái cơ bản củavật chất : rắn, lỏng và khí. Tại các quá trình chuyển đổi, tính chất của vật liệu có thểthay đổi đáng kể và đột ngột. Một lý thuyết được đề xuất khoảng hai thập kỷ trướcđây giải thích một số hành vi lẻ của nước bằng cách gợi ý rằng một quá trình chuyểnđổi tương tự có thể diễn ra giữa hai trạng thái chất lỏng khác nhau, trong đó sự sắpxếp của các phân tử nước thay đổi, làm hình thành hai trạng thái chất lỏng có mật độrất khác nhau. Các nghiên cứu mới, thăm dò cấu trúc phân tử của nước dưới một loạt các áplực và nhiệt độ, cung cấp một số bằng chứng cho sự tồn tại của quá trình chuyển đổitừ : dạng chất lỏng này sang dạng chất lỏng khác, mặc dù bằng chứng chứng minhkhông nhiều lắm. Bằng chứng cho sự chuyển đổi này thừa nhận rằng: rất khó khăn để hiện tượngtrên xảy ra bởi vì hiện tượng này chỉ xảy ra ở điều kiện nhiệt độ và áp suất mà tại đónước không thể tồn tại ở dạng lỏng bình thường: Ví dụ, nhiệt độ mà tại đó quá trìnhchuyển đổi chất lỏng này thành chất lỏng khác, chỉ có thể xảy ra ở nhiệt độ khá xadưới mức của điểm đóng băng bình thường, ở khoảng âm 60 độ C. Vì vậy, các nhànghiên cứu đã phải tìm một cách thông minh để khắc phục được hạn chế này. Một trong những mẹo đó là: việc sử dụng các ống nhỏ làm bằng thạch anh,trong đó các phân tử nước bị giam giữ chặt chẽ do đó nước không thể kết tinh thànhbăng. Sự giam giữ chặt chẽ này đã giúp duy trì nước ở dạng lỏng ở nhiệt độ dưới điểmđóng băng bình thường của nước. Với các phân tử nước ở trạng thái này Zhang nay là Clifford G. Shull, nghiêncứu sinh tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge Hoa Kỳ, đã có thể thăm dò mật độcủa các phân tử nước bằng cách sử dụng một chùm neutron từ một lò phản ứng tạiViện Tiêu chuẩn và Công nghệ quốc gia Hoa Kỳ. Trong các thí nghiệm, Zhang đã dầndần thay đổi áp lực từ áp lực khí quyển bình thường mực nước biển, tăng dần lênkhoảng 3.000 lần so với số lượng và đa dạng nhiệt độ trong một phạm vi 170 độ C...Zhang đã tìm thấy một sự khác biệt trong mật độ của các phân tử nước bằng cách tiếpcận nhiệt độ chuyển tiếp dự kiến theo hướng ngược lại, như dự đoán ban đầu của lýthuyết. Pablo Debenedetti, một giáo sư về kỹ thuật và khoa học ứng dụng tại Đại họcPrinceton, Hoa Kỳ, người không tham gia vào nghiên cứu này, nói đây là những thínghiệm tuyệt vời, giúp giải đáp một trong những câu hỏi mở thú vị nhất về tìnhtrạng chất lỏng của vật chất, và đặc biệt là trên mặt nước: sự tồn tại có thể có củamột giai đoạn chuyển tiếp giữa hai trạng thái khác nhau của nước ở dạng chấtlỏng. Trong khi các thí nghiệm ủng hộ giả thuyết trên, Debenedetti nói, giải thích làphức tạp bởi vì vẫn còn giới hạn: lượng nước khổng lồ có thể hành xử khác nhau.Các công cụ cần thiết để quan sát tính chất của nước một cách rõ ràng: nước ở cấpđộ phân tử cho tới khối lượng nước khổng lồ thì hiện nay không sẵn có, ...