Аномалии воды: квантовая модель объясняет её поведение в экстремальных условиях

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Вода — вещество, настолько привычное, что мы редко задумываемся о его необычайности. Мы пьём её, моемся ею, используем в бесчисленных процессах, от приготовления пищи до охлаждения ядерных реакторов. Но за этой повседневностью скрывается сложная и до конца не разгаданная физическая картина. Уникальные свойства воды, её аномалии, делают её не просто жидкостью, а основой жизни и ключом к пониманию множества природных явлений.

Долгое время учёные пытались разделить сложный «характер» воды на составляющие, понять, как взаимодействие молекул H₂O приводит к таким необычным эффектам, как высокая теплоёмкость, аномальное расширение при замерзании и уникальная поверхностное натяжение. Но до сих пор полной и всеобъемлющей теории, объясняющей все эти аномалии, не существовало.

Аномалии воды, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Недавно группа исследователей из Барселонского университета под руководством Джанкарло Францезе и Луиса Энрике Коронаса предложила новый теоретический подход, который может стать прорывом в понимании физики воды. Их модель, получившая название CVF (по инициалам фамилий учёных), основана на квантовых расчётах ab initio, что позволяет с высокой точностью воспроизводить термодинамические свойства воды в широком диапазоне условий.

Ключевым открытием, сделанным с помощью модели CVF, стало существование критической точки между двумя жидкими формами воды. Именно эта точка, по мнению исследователей, является источником всех аномалий, делающих воду такой необычной. Важно подчеркнуть, что сама идея о существовании двух жидких фаз воды не нова, однако модель CVF подкрепляет её квантово-механическими расчётами, учитывающими сложные многочастичные взаимодействия между молекулами воды. Это принципиальное отличие от предыдущих моделей, которые не могли в полной мере учесть квантовую природу водородных связей.

Модель CVF позволяет проследить, как квантовые взаимодействия влияют на флуктуации плотности, энергии и энтропии воды, от нано- до макроуровня. Это открывает новые перспективы для понимания роли воды в биологических процессах. Например, вода активно участвует в регуляции обмена веществами и влияет на конформацию белков и нуклеиновых кислот.

Вода в бассейне
Автор: Mercado Viagens from Brasil Источник: commons.wikimedia.org

Но значение модели CVF выходит далеко за рамки фундаментальной науки. Она может стать мощным инструментом для разработки новых технологий. Уже сегодня ведутся исследования по созданию искусственных мышц на основе воды, сверхъемких устройств памяти и высокоэффективных систем очистки воды, использующих уникальные свойства водных наноструктур.

Конечно, модель CVF — это не окончательный ответ на все вопросы, связанные с физикой воды. Она имеет свои ограничения, особенно при моделировании экстремальных условий. Однако, именно эти ограничения указывают направления для дальнейших исследований и приближают нас к созданию полной и всеобъемлющей теории, способной объяснить все тайны этой удивительной жидкости.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор аккумуляторного секатора PROCRAFT ES25Li на бесщеточном двигателе. Режем ветки до 25 мм в диаметре

Любой дачник согласится, что секатор в саду или на даче, необходим. Без него ни яблоню не подрежешь, ни куст смородины не проредить. У меня на участке деревьев и кустарников довольно много, что...

Защищённые гаджеты нового поколения: Ulefone и RugOne представили инновации на «Связь-2026»

  • Статья
  • Ulefone
Москва, апрель 2026 года. На выставке «Связь-2026», которая проходит с 7 по 10 апреля в Центре имени Тимирязева, стенд компаний Ulefone и RugOne стал точкой притяжения для профессионалов и...

Обзор корпуса Jonsbo Jonsplus BO400CG – что дает модульная конструкция на практике

Корпус Jonsplus BO400CG попал ко мне не просто как очередная модель на обзор. Он рассматривается как замена текущего корпуса для уже собранной системы с Ryzen 9 9950X3D и мощной видеокартой....

Почему у орангутанов существуют два типа взрослых самцов, и один из них внешне долго остаётся похожим на самку

Если смотреть на орангутанов совсем издалека, картина кажется почти банальной. Ну да, самцы крупнее, заметнее, ведут себя громче. В мире приматов такое не редкость. Уже хочется мысленно закрыть...

Обзор внешнего бокса GEIL 10G-T1 10 Гбит/с: Прозрачный вариант с никаким охлаждением. Тест с Samsung 990 Pro

В эпоху постоянно растущих объемов данных потребность в быстрых и портативных накопителях становится все более актуальной. Внешние боксы для SSD формата M.2 2280 предлагают отличное решение для...

Обзор зарядного устройства Baseus GaN 5 Pro 160W (CCGAN160CE): Мощная зарядка с честными 160 Вт и независимыми портами

На рынке появилась очередная зарядка от Baseus GaN 5 Pro 160W. Модель позиционируется как универсальное решение для одновременной зарядки нескольких устройств: от смартфонов до ноутбуков. В основе...