اخبار عربية العلماء يشهدون تحول الماء إلى “زجاج” غريب بدلاً من الجليد

اليكم الان العلماء يشهدون تحول الماء إلى “زجاج” غريب بدلاً من الجليد والان إلى التفاصيل من المصدر بتوقيت بيروت_ beiruttime

ويغطي حوالي 70 بالمئة من سطح الأرض ويشكل حوالي 60% من أجسامنا من حيث الكتلة، ومع ذلك يظل الماء شاذًا من الناحية العلمية.

مثل مائي جيكل وهايديتبلور الماء عند درجات حرارة منخفضة، ويأخذ الشكل المألوف من الجليد. أو يمكن أن يصبح “ماء زجاجي”، ذو بنية جزيئية غير متبلورة وفوضوية.

تم العثور على هذا الشكل الغريب من الماء في السحب الستراتوسفيرية في المناخات القطبية. كما أنه يساعد الكائنات الحية المحبة للبرودة (المحبة للنفس) على منع الضرر الخلوي الناجم عن بلورات الجليد في درجات حرارة تقشعر لها الأبدان.

ومع ذلك، ظل تحول الماء من السائل إلى الزجاج مخفيًا إلى حد كبير عن تقنيات الرصد.

عندما يتجمد الماء، يشكل عادة بلورات ثلجية تتجمع معًا في بنية صلبة ومنظمة. يحدث هذا عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى حوالي -45 درجة مئوية (-49 درجة فهرنهايت) – والتي تقع تحتها برية حرارية شاسعة وغير مفهومة بشكل جيد، ويشير إليها العلماء باسم “الأرض الحرام“.

كان يُعتقد أن التحول الزجاجي للمياه السائبة يحدث في مكان ما عند -135 درجة مئوية، لكن الجليد البلوري حجب محاولات الباحثين للوصول إلى هذه الهاوية الزجاجية.

في دراسة جديدة، حل العلماء هذه المشكلة عن طريق حبس الماء في مصفوفة، مستوحاة من حيل الطبيعة الخاصة، وأدركوا أنهم كانوا يفتقدون التحول الزجاجي للماء طوال الوقت، في ضبابية التبلور.

الكتابة في اتصالات الطبيعةقام الفيزيائيون بحبس كميات صغيرة من الماء – سمكها بضعة جزيئات فقط، أو أقل من جزء من المليار من المتر – بين طبقتين دهنيتين مصنوعتين من نوع خاص “شفاف” من المادة الدهنية. فيتانتريول، وهو جزيء كحول دهني يبقى مستقرًا من الناحية الهيكلية وسائلًا عبر الأنظمة الحرارية الباردة.

وهكذا تم منع الماء من التبلور مع انخفاض درجة الحرارة، مما سمح للباحثين بتتبع تحوله من السائل إلى الزجاج بتفاصيل مثيرة للإعجاب.

(فرانشيسكو بيرغاماشي / مومنت / غيتي إيماجز)

والمثير للدهشة أنهم وجدوا أن هذا التحول الزجاجي يظهر على نطاق درجات حرارة أكبر بكثير وأعلى مما كان يعتقد سابقًا.

لتتبع سلوك الماء على مقاييس دون النانومترية، قام فريق من الفيزيائيين بقيادة رافاييل ميزنجا في ETH زيوريخ، بالتعاون مع علماء في المنظمة الأسترالية للعلوم والتكنولوجيا النووية (ANSTO)، بدمج النماذج الحسابية مع مجموعة من تقنيات الفحص الذري المتقدمة.

استخدمت إحدى طرق المراقبة خط إشعاع الأشعة السينية ذات الزاوية الصغيرة والزاوية العريضة (SAXS/WAXS) من ANSTO، لرسم خريطة لبنية المياه المحاصرة داخل مصفوفة الدهون عند درجات حرارة مختلفة، عبر الأشعة السينية شديدة السطوع يتم إنتاجه في السنكروترون، أو معجل الجسيمات.

استخدم الفريق أيضًا مقياسين طيفيين، يُدعى Emu وPelican، في المركز الأسترالي لتشتت النيوترونات للكشف عن الاهتزازات الجزيئية والكشف عن حركة ذرات الهيدروجين داخل العينة.

يُظهر رسم تخطيطي يعتمد على المحاكاة الجزيئية الحالة الفوضوية ولكن الصلبة التي تظهر عندما يتم تبريد الماء (كما هو موضح باللون الأزرق) في مصفوفة فيتانتريول (بنية) إلى درجات حرارة منخفضة للغاية ولا يُسمح له بالتبلور. (زوبلين وآخرون، نات كومون، 2026)

“إن إشارة النيوترون، التي اكتشفها أداتنا، تهيمن عليها حركات ذرات الهيدروجين في الماء،” يشرح أليس كلابروث، عالمة أدوات ANSTO في مطياف Emu.

“هذا يسمح لنا بقياس ديناميكيات المياه بشكل انتقائي حتى عندما يكون الماء محصوراً داخل مصفوفة ناعمة معقدة.”

إجمالاً، اكتشف الباحثون تباطؤًا في ديناميكيات المياه المحصورة يحدث على نطاق واسع بشكل مدهش، من -63 إلى -20 درجة مئوية؛ وهو التحول الذي اكتشفوه عبر ستة مستويات زمنية من الحجم، من جزء من المليون إلى جزء من تريليون من الثانية فقط.

على وجه التحديد، يحدث تغير جذري في الديناميكيات الجزيئية في حدود -35 إلى -21 درجة مئوية، حيث يصبح العمل الحركي لجزيئات الماء بطيئًا. ويحدث التحول الهيكلي الزجاجي الساكن بين -74 إلى -64 درجة مئوية، حيث يصبح الماء محبوسًا في حالة صلبة زجاجية غير منظمة.

ثم، عندما الزئبق يسقط حقًا، ويبدأ في التشقق مثل لوح فضائي جليدي من الفول السوداني الهش.

عند درجات حرارة منخفضة جدًا، تصبح عينة الماء والفيتانتريول هشة وتبدأ في تكوين شقوق كبيرة ومجهرية. (زوبلين وآخرون، نات كومون، 2026)

بالإضافة إلى إلقاء الضوء على ديناميكيات مادة يومية ولكنها لا تزال غامضة، قد يؤدي هذا البحث إلى تطبيقات عملية.

“بشكل أعم وبعيدًا عن الجوانب الأساسية البحتة، فإن النتائج التي توصلنا إليها تحمل أهمية فورية وأوسع نطاقًا لجميع الظواهر الفيزيائية التي تنطوي على المياه المبردة النانوية، كما هو الحال في الحفظ بالتبريد للمواد البيولوجية والتجميد العميق للأغذية، على سبيل المثال لا الحصر”. اختتم.

متعلق ب: العلماء صنعوا الجليد أكثر سخونة من الحمم البركانية في المختبر

ومع ذلك، ما إذا كانت هذه التطبيقات يمكن أن تؤدي إلى تحسينات في استعادة الأنسجة المحفوظة أو يبقى أن نرى سلالة ثورية سلسة من الآيس كريم.

وقد نشر هذا البحث في اتصالات الطبيعة.

تم التحقق من صحة هذه المقالة بواسطة كلير واتسون وتم تحريره بواسطة كلير واتسون. وبينما نفخر بعمليتنا، فإننا بشر فقط. إذا اكتشفت خطأً، يرجى اعلامنا.

المصدر الأصلي: www.sciencealert.com — للاطلاع على المادة الأصلية.

العلماء يشهدون تحول الماء إلى زجاج غريب بدلا من الجليد

المزيد من التفاصيل - اضغط هنا

بتوقيت بيروت_ beiruttime العلماء يشهدون تحول الماء إلى زجاج غريب بدلا من الجليد

كانت هذه تفاصيل العلماء يشهدون تحول الماء إلى “زجاج” غريب بدلاً من الجليد نرجوا بأن نكون قد وفقنا بإعطائك التفاصيل والمعلومات الكامله .

وننوه بأن الموضوع الأصلي قد تم نشرة ومتواجد على بتوقيت بيروت_ beiruttime و قام فريق العمل في برسبي نيوز بالتاكد منه او ربما تم التعديل علية او قد يكون تم نقله بالكامل اوالاقتباس ويمكنك قراءة الموضوع من مصدره الاساسي.