Учёные сделали неожиданное открытие: оказалось, что у воды есть ещё один необычный «переход» в новое состояние, и именно он объясняет её загадочные свойства, включая тот факт, почему при +4 °C вода становится максимально плотной. Это открытие может перевернуть представления о молекулярных взаимодействиях и помочь создавать новые модели для биологии и медицины, рассказывает El.kz со ссылкой на Springer nature.

Исследования воды всегда были на грани науки и тайны: это самое простое вещество на Земле, но оно ведёт себя удивительно необычно. Учёные выяснили, что в глубоком охлаждённом состоянии вода может переходить в так называемое сегнетоэлектрическое состояние. Проще говоря, молекулы воды начинают выстраиваться особым образом, что резко меняет её свойства.

Эта идея родилась из попыток улучшить компьютерные модели лекарств и их взаимодействия с белками. Для этого исследователи разработали «векторную модель полярных жидкостей», которая неожиданно предсказала существование такого перехода. Позднее его подтвердили и эксперименты: оказалось, что при температуре около –38 °C вода действительно проявляет свойства, которые до этого считались невозможными.

Главный поворот - в понимании того, как молекулы воды взаимодействуют между собой. Долгое время считалось, что диполь-дипольное взаимодействие (притяжение и отталкивание между молекулами с электрическими «полюсами») работает только на очень коротких расстояниях. Но оказалось, что это дальнодействующий эффект - словно «невидимая сеть», которая связывает молекулы друг с другом.

Чтобы доказать это, физики использовали сразу два подхода: простую модель, условно названную «желе», и методы из физики плазмы. Оба показали одно и то же - вода действительно ведёт себя как уникальная жидкость, где на первый план выходит дальнодействующее взаимодействие. Более того, в качестве контрольного эксперимента предложено исследовать раствор воды с ацетоном в нанопористом материале: именно такие опыты могут окончательно подтвердить выводы.

Это открытие может стать шагом к созданию единой теории, объясняющей все «аномалии» воды. В будущем учёные смогут более точно моделировать сложнейшие процессы в биологии, например поведение белков и лекарств в растворах, а также разрабатывать новые материалы и сенсоры на основе управляемых фазовых переходов.

Также El.kz рассказывал, как физики нашли следы древнего поля в космической паутине.