Nega suv teflonda dumalaydi, shishada esa yoyiladi: Olimlar ilk bor molekulyar sababni topdi

Tokio universiteti Sanoat fanlari instituti tadqiqotchilari suv tomchilarining turli sirtlarda oʻzini tutishi bilan bogʻliq oʻn yillik jumboqni hal qilishdi. Nature Physics jurnalida eʼlon qilingan yangi tadqiqot suvning nanomiqyosdagi harakatini molekulyar darajada tushuntirib berdi. Bu kashfiyot nega suv teflon kabi gidrofob yuzalarda dumaloq shaklga kirishi, shisha kabi gidrofil sirtlarda esa yupqa qatlam boʻlib yoyilib ketishini fundamental darajada oydinlashtiradi. Bu haqda Ixbt.com xabar beradi.

Odatda, suyuqlikning sirt bilan oʻzaro taʼsiri klassik fizika qonunlari bilan tushuntiriladi. Biroq, gap nanometr oʻlchamidagi oʻta kichik tomchilar haqida ketganda, anʼanaviy nazariyalar har doim ham kutilgan natijani bermaydi. Fiziklar uzoq vaqtdan beri chiziqli taranglik kuchi — faqat nanomiqyosda sezilarli boʻlgan kuch — nima uchun sirtning toʻliq namlanishi jarayonida oʻz ishorasini (yoʻnalishini) oʻzgartirishini tushuna olmayotgan edilar.

Vodorod bogʻlanishlarining roli

Tadqiqotning yetakchi muallifi Mohd Moid boshchiligidagi guruh molekulyar dinamika usulidan foydalangan holda kompyuter simulyatsiyalarini oʻtkazdi. Maʼlum boʻlishicha, suyuq suvda vodorod bogʻlanishlari lokal tetraedral (toʻrt qirrali) strukturani hosil qiladi. Bunda har bir suv molekulasi vaqtincha oʻzining toʻrtta qoʻshnisi bilan bogʻlanadi. Olimlar aynan shu strukturaning oʻzgarishi suvning sirtda yoyilishiga qanday taʼsir qilishini kuzatishdi.

Tadqiqot natijalariga koʻra, sirt toʻliq namlanganda, tomchi chegarasidagi ushbu tetraedral struktura buziladi. Aynan shu holat chiziqli taranglik ishorasining oʻzgarishiga sabab boʻladi. Yaʼni, suvning oʻz molekulalari oʻrtasidagi ichki tartib uning sirt boʻylab qanchalik tez va keng yoyilishini belgilab beruvchi asosiy omil boʻlib chiqdi.

Kimyoviy tarkibdan muhimroq omil

Qiziqarli jihati shundaki, tadqiqotchilar gidrofil (suvni tortuvchi) sirtda ikki qatlamli muz ustida ham tajriba oʻtkazishdi. Maʼlum boʻlishicha, sirtning kimyoviy xossalari suvni oʻziga tortishga moyil boʻlsa-da, bunday muz qatlami yoyilib ketmaydi. Bu shuni anglatadiki, suvning lokal strukturaviy tuzilishi materialning kimyoviy tarkibidan koʻra kuchliroq taʼsirga ega boʻlishi mumkin.

Ushbu kashfiyot faqat nazariy ahamiyatga ega emas. Suyuqlik va qattiq sirt oʻrtasidagi bunday nozik muvozanatni tushunish bir qancha amaliy sohalarda inqilob qilishi kutilmoqda. Xususan, mikroelektronika qurilmalarini sovutish tizimlari, biologik tizimlardagi suyuqlik harakati va yangi avlod suv oʻtkazmaydigan materiallarni yaratishda ushbu maʼlumotlardan keng foydalaniladi.

Nature Physics nashri qayd etishicha, ichki suyuqlik qatlamining tuzilishi namlanish darajasini belgilovchi eng muhim omillardan biri sifatida tan olindi. Endilikda muhandislar va olimlar sirtlarni loyihalashda nafaqat ularning kimyoviy qoplamasini, balki suv molekulalarining oʻsha sirt bilan aloqaga kirishgandagi geometrik joylashuvini ham hisobga olishlari mumkin boʻladi.