Hvordan vand kan opdeles i to væsker under nul

Vidste du, at vand stadig kan forblive flydende under nul grader celsius? Det kaldes superkølet vand og findes i køleskabe. Ved endnu lavere temperaturer, underafkølet vand kunne eksistere som en cocktail af to forskellige væsker. Desværre, tilstedeværelsen af ​​is forhindrer os ofte i at observere dette fænomen. Så fysikere havde ideen om at replikere den tetraedriske form af vandmolekyler - ved at bruge DNA som et stillads til at skabe tetraedriske molekyler - og dermed fjerne interferensen fra isdannelse.

Denne tilgang tillod Simone Ciarella fra universitetet i Rom, Italien, og hans kolleger for at bekræfte, at i teorien, en dobbelt flydende fase er mulig i vand under nul og enhver anden væske lavet af tetraedriske molekyler. Disse resultater er offentliggjort i EPJ E . Det er en stor fortælling om, hvordan den underliggende mikroskopiske form bestemmer den overordnede makroskopiske form.

DNA-origami-teknikken er en slags nanoteknologisk version af leg med lego, samle byggeklodser for at skabe former efter behag. Imidlertid, det er ret svært at gøre det eksperimentelt. Forfatterne valgte i stedet at bruge simulering til at teste, hvordan tetraedriske molekyler - hvor armene på tetraederet er sammensat af seks hårde cylindre - stables op og udvikler sig over tid.

Forfatterne bekræftede tidligere offentliggjorte ideer, der tyder på, at det er strukturen af ​​monomererne og deres netværk, der gør det teoretisk muligt at have en dobbelt væskefase:en med høj-densitet og en med lav-densitet væske. Dette skyldes, at det resulterende gitter er tilstrækkelig tomt til at tillade delvis indtrængning af molekyler. Og den er tilstrækkelig fleksibel til at undgå krystallisation til is, i hvert fald på den numeriske tidsskala, der er brugt i undersøgelsen.

Derefter, Ciarella og hans kolleger studerede selv de tetraedriske molekyler med en nyligt introduceret teknik, kaldet Successive Paraply Sampling, at beregne information relateret til termodynamik.