Japonya’daki Tokyo Bilim Üniversitesi’nden araştırmacılar, suyun dar alanlara hapsedildiğinde aynı anda hem katı (buz) hem de sıvı gibi davranabildiğini keşfetti.
“DONMUŞ AMA HAREKET EDEN” SU MOLEKÜLLERİ
Normalde buzun içindeki su molekülleri düzenli, sabit bir yapıya kilitlenir; sıvı suyun molekülleri ise sürekli hareket eder, bağ kurar ve kırar. Ancak araştırmacıların tanımladığı yeni durumda moleküller aynı anda iki davranışı birden sergiliyor: sabit bir konumda kalırken, kendi eksenleri etrafında hızla dönüyorlar.
Bu tuhaf duruma “ön-ergime hali” (premelting state) deniyor. Tokyo Bilim Üniversitesi’nden kimyager Makoto Tadokoro, bu fazı şöyle açıklıyor:“Ön-ergime hali, tamamen donmuş buz yapısının erimeye başlamasından önce, kısmen donmuş H₂O moleküllerinin çözülmesiyle oluşan yeni bir su fazıdır. Donmuş tabakalarla yavaş hareket eden H₂O aynı yapıda birlikte bulunur.”
AĞIR SUYLA YAPILAN KARMAŞIK DENEY
Bu olağanüstü durumu gözlemlemek için bilim insanları, sıradan su yerine “ağır su” (D₂O) kullandı. Bu türdeki su moleküllerinde hidrojen atomları yerine, çekirdeğinde fazladan bir nötron taşıyan döteryum izotopu bulunuyor.
Araştırmacılar, bu ağır suyu yalnızca 1,6 nanometre genişliğinde (yani bir insan saç telinden milyonlarca kez daha dar) hidrofobik kanalların içine hapsetti. Ardından donma ve çözülme süreçlerini katı hâl nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi ile takip ettiler.
Sonuç olarak su moleküllerinin üç katmanlı, hiyerarşik bir yapı oluşturduğu; her katmanda farklı hareket biçimlerinin bulunduğu gözlemlendi.
DOĞADA DA GÖRÜLÜYOR
Aslında bu tuhaf fazla günlük hayatta da dolaylı biçimde karşılaşıyoruz. Buzun yüzeyinde, hava sıcaklığı sıfırın altında olsa bile incecik bir su tabakası oluşur. İşte bu da bir tür ön-ergime halidir. Ancak laboratuvarda gözlenen versiyonu, dar alanlarda ortaya çıktığı için çok daha karmaşık.
GELECEKTE ENERJİ DEPOLAMAYA DA KAPI ARALAYABİLİR
Bilim insanlarına göre bu yeni faz yalnızca teorik bir merak konusu değil. Tadokoro, buluşun potansiyel uygulamalarını şöyle özetliyor: “Yeni buz ağ yapıları oluşturarak, hidrojen ve metan gibi enerji bakımından zengin gazları depolamak ya da su bazlı yapay gaz hidratları geliştirmek mümkün olabilir.”