Зачем в Шанхае научились резать воду?
По молекулярному составу – это обычная вода. А по физическим свойствам – рождественский пудинг. Только не съедобный.
Помимо простого духа авантюризма, так свойственного людям из научных лабораторий, ученые отличаются искренним любопытством ко всему, что видят вокруг.
Иногда фраза «Смотрите чо могу!» - лучше всего описывает научное сообщество.
Но как говорил знаменитый математик Ричард Фейнман: «В реальном мире внедрить что-то новое – очень трудно».
Поэтому многие головокружительные открытия могут кануть в лету, так и не найдя практического применения в большой науке.
Так случилось бы и с нашим сегодняшним сюжетом, если бы не настойчивость ученых и неожиданно открывшиеся результаты экспериментов. Речь идет о создании жидкости, агрегатное состояние которой можно поставить под сомнение.
По молекулярному составу – это обычная вода. А по физическим свойствам – рождественский пудинг. Только не съедобный.
То есть, это вода, которая сохраняет определенную устойчивость и не растекается, даже если вы разрежете кусок такой воды ножом. Фактически, ей не нужен никакой сосуд, чтобы удерживать форму.
Но давайте разберемся по порядку.
Как вода может не растекаться?
В природе есть вещества, обладающие так называемой гидрофобностью. Из термина можно понять, что у них в некотором роде «аллергия на воду», и они всячески ее отталкивают.
На практике мы видим проявления гидрофобности почти каждый день. Например, когда решаемся наконец помыть сковородку после жарки картофеля: на поверхности воды в отмокающей сковороде появляются пятна жира, которые сложно смыть.
Это и есть гидрофобность: молекулы масла отталкивают воду. И несмотря на то, что масло тоже является жидким веществом – оно никак не соглашается соединиться с водой воедино (будем считать, что из чувства страха).
Поэтому для успешной борьбы с жиром используют вещества, способные его расщеплять. Они содержатся в средствах для мытья посуды, если кто не знал.
Но вернемся к главному.
Используя принцип гидрофобности, ученые из университета Тунцзи в Шанхае решили «хакнуть» систему и сделали воду, способную отталкивать саму себя. То есть, практически вызвали у воды аллергию на воду.
Вот такой каламбур! Для этого они покрыли некоторый объем воды «мантией-невидимкой»из другого гидрофобного вещества – нанослоем кремниевых частиц. Слой получился настолько тонким, что жидкость при покрытии остается прозрачной, и молекулы воды не видят эту кремниевую оболочку.
Так что, у воды, окутанной в такую нано-мантию просто не получается растечься.
И хочется, как говорится, и колется.
Края кремниевого покрытия очень серьезно сдерживают любое внутреннее движение молекул воды, как хорошие охранники у ночного клуба.
Поэтому вода по своей консистенции напоминает тот самый рождественский пудинг или холодец, который также забавно потрясывается при движении в сторону. Только называется она - жидким пластицином.
Кому нужен жидкий пластицин?
А вот это хороший вопрос!
Помните, в начале статьи мы сказали, что некоторые открытия пропадают из поля зрения, так и не найдя себе применения в большой науке? Так вот, у жидкого пластицина могла бы быть подобная судьба.
Но группа ученых во главе с Цаоганем Ли решила не останавливаться на достигнутом и превратить «нано-игрушку» в серьезный научный инструмент.
В конце концов, исследователи пришли к следующим выводам:
Жидкий пластицин способен удерживать форму, не находясь при этом в каком-либо сосуде. Это позволяет избавиться от погрешностей в экспериментах, когда стенки сосуда оказывают значительное влияние на результат. Теперь воду ничто не сдерживает, кроме тонкого слоя кремния толщиной всего в 20 нанометров. Цаогань Ли предположил, что в небольших объемах жидкий пластицин можно использовать в качестве микро-реакторов.
Кроме того, пластицин может служить как жидкая увеличительная линза. Прозрачность субстанции дает фору уже существующим жидким линзам, а за ними, возможно, будущее офтальмологии.А еще недавно та же группа ученых из университета Тунцзи опубликовала новое исследование, в котором они научили жидкий пластицин идентифицировать газ даже в самых незначительных объемах. Пластицин окрашивается, когда происходит утечка какого-то газа. Такие «реактивы» можно использовать в местах повышенной опасности для своевременного обнаружения протечек.
А еще недавно та же группа ученых из университета Тунцзи опубликовала новое исследование, в котором они научили жидкий пластицин идентифицировать газ даже в самых незначительных объемах. Пластицин окрашивается, когда происходит утечка какого-то газа. Такие «реактивы» можно использовать в местах повышенной опасности для своевременного обнаружения протечек.
Будущее жидкого пластицина
Порой наука движется так стремительно, что мы едва ли успеваем отслеживать новости. Однако, в случае жидкого пластицина история затягивается. Первый доклад о нем был опубликован еще в 2016 году.
Три года спустя группа Цаоганя Ли обнаружила, что пластицин способен идентифицировать газ и опубликовала очередную статью на эту тему.
Вероятно, приостановка в исследовании этого изобретения связана с ковидными ограничениями, неожиданно свалившимися на планету в целом и Шанхайский университет в частности.
Но то, что сейчас ученые с новой силой начали обсуждать свойства жидкого пластицина, дает нам основание полагать, что скоро мы узнаем о результатах новых экспериментов.
Напоследок оставим вам наше любимое видео от создателей жидкого пластицина.
А где бы вы применили такую штуку?