Нега сув тефлонда думалайди, шишада эса ёйилади: Олимлар илк бор молекуляр сабабни топди

Токио университети Саноат фанлари институти тадқиқотчилари сув томчиларининг турли сиртларда ўзини тутиши билан боғлиқ ўн йиллик жумбоқни ҳал қилишди. Натуре Пҳйсикс журналида эълон қилинган янги тадқиқот сувнинг наномиқёсдаги ҳаракатини молекуляр даражада тушунтириб берди. Бу кашфиёт нега сув тефлон каби гидрофоб юзаларда думалоқ шаклга кириши, шиша каби гидрофил сиртларда эса юпқа қатлам бўлиб ёйилиб кетишини фундаментал даражада ойдинлаштиради. Бу ҳақда Ixbt.com хабар беради.

Одатда, суюқликнинг сирт билан ўзаро таъсири классик физика қонунлари билан тушунтирилади. Бироқ, гап нанометр ўлчамидаги ўта кичик томчилар ҳақида кетганда, анъанавий назариялар ҳар доим ҳам кутилган натижани бермайди. Физиклар узоқ вақтдан бери чизиқли таранглик кучи — фақат наномиқёсда сезиларли бўлган куч — нима учун сиртнинг тўлиқ намланиши жараёнида ўз ишорасини (йўналишини) ўзгартиришини тушуна олмаётган эдилар.

Водород боғланишларининг роли

Тадқиқотнинг етакчи муаллифи Моҳд Моид бошчилигидаги гуруҳ молекуляр динамика усулидан фойдаланган ҳолда компьютер симуляцияларини ўтказди. Маълум бўлишича, суюқ сувда водород боғланишлари локал тетраэдрал (тўрт қиррали) структурани ҳосил қилади. Бунда ҳар бир сув молекуласи вақтинча ўзининг тўртта қўшниси билан боғланади. Олимлар айнан шу структуранинг ўзгариши сувнинг сиртда ёйилишига қандай таъсир қилишини кузатишди.

Тадқиқот натижаларига кўра, сирт тўлиқ намланганда, томчи чегарасидаги ушбу тетраэдрал структура бузилади. Айнан шу ҳолат чизиқли таранглик ишорасининг ўзгаришига сабаб бўлади. Яни, сувнинг ўз молекулалари ўртасидаги ички тартиб унинг сирт бўйлаб қанчалик тез ва кенг ёйилишини белгилаб берувчи асосий омил бўлиб чиқди.

Кимёвий таркибдан муҳимроқ омил

Қизиқарли жиҳати шундаки, тадқиқотчилар гидрофил (сувни тортувчи) сиртда икки қатламли муз устида ҳам тажриба ўтказишди. Маълум бўлишича, сиртнинг кимёвий хоссалари сувни ўзига тортишга мойил бўлса-да, бундай муз қатлами ёйилиб кетмайди. Бу шуни англатадики, сувнинг локал структуравий тузилиши материалнинг кимёвий таркибидан кўра кучлироқ таъсирга эга бўлиши мумкин.

Ушбу кашфиёт фақат назарий аҳамиятга эга эмас. Суюқлик ва қаттиқ сирт ўртасидаги бундай нозик мувозанатни тушуниш бир қанча амалий соҳаларда инқилоб қилиши кутилмоқда. Хусусан, микроэлектроника қурилмаларини совутиш тизимлари, биологик тизимлардаги суюқлик ҳаракати ва янги авлод сув ўтказмайдиган материалларни яратишда ушбу маълумотлардан кенг фойдаланилади.

Натуре Пҳйсикс нашри қайд этишича, ички суюқлик қатламининг тузилиши намланиш даражасини белгиловчи энг муҳим омиллардан бири сифатида тан олинди. Эндиликда муҳандислар ва олимлар сиртларни лойиҳалашда нафақат уларнинг кимёвий қопламасини, балки сув молекулаларининг ўша сирт билан алоқага киришгандаги геометрик жойлашувини ҳам ҳисобга олишлари мумкин бўлади.