Shkencëtarët krijuan një lloj të ri të çuditshëm akulli që është pothuajse po aq i dendur sa uji

Duke përdorur temperatura ultra të ftohta dhe disa kushineta me top çeliku, shkencëtarët kanë krijuar një formë krejt të re, të çuditshme akulli që ka të njëjtën densitet të ujit të lëngshëm.

Akulli, i njohur si akull amorf me densitet të mesëm, futet në një boshllëk në analet e ujit të ngrirë që shkencëtarët nuk ishin të sigurt se do të mbushej ndonjëherë. Ndryshe nga akulli kristalor që formohet natyrshëm në Tokë, akulli i krijuar rishtazi nuk ka një strukturë molekulare të organizuar. Në vend të kësaj, molekulat e tij janë në një mospërputhje kaotike, më shumë si xhami – një gjendje e njohur si amorfe. Lloje të tjera të akullit amorf janë bërë më parë, por ato kanë qenë ose shumë më pak të dendura ose shumë më të dendura se uji i lëngshëm. Ky version i ri Goldilocks i akullit amorf është pikërisht në mes, pothuajse saktësisht përputhet me densitetin e ujit të lëngshëm, shpjeguan studiuesit në një studim të ri të botuar në revistën Science sot (2 shkurt).

“Është diçka krejtësisht e re,” tha autori i vjetër i studimit Christoph Salzmann, një profesor i kimisë fizike dhe materialeve në University College London.

Kur akulli ngrin normalisht në Tokë, molekulat e tij grumbullohen në një strukturë kristalore të organizuar. Ky akull kristalor është një nga veçoritë e çuditshme të H2O, sepse noton mbi ujë të lëngshëm në gjendjen e tij të ngurtë në vend që të fundoset. Kjo është për shkak të boshllëqeve relativisht të mëdha në strukturën kristalore të akullit të ujit, krahasuar me materialet e tjera që formojnë struktura më të dendura kur kristalizohen.

Megjithatë, kur manipulohet siç duhet, uji i lëngshëm gjithashtu mund të ngrijë në një gjendje të çorganizuar, amorfe. E para nga këto gjendje, akulli amorf me densitet të ulët, u zbulua në vitet 1930. Bëhet duke depozituar avujt e ujit në sipërfaqe shumë të ftohta. Ky proces ndodh natyrshëm në hapësirë, tha Salzmann, kështu që akulli amorf me densitet të ulët mund të jetë forma më e zakonshme e akullit në univers.

Në vitet 1980, studiuesit zbuluan se ata gjithashtu mund të bënin akull amorf me densitet të lartë duke kompresuar akullin e rregullt në temperatura shumë të ulëta. Por askush nuk kishte bërë ndonjëherë akull amorf me një densitet mesatar – domethënë, derisa Salzmann dhe kolegët e tij patën një “ide të çmendur pasdite të së premtes”. Ata vendosën të provonin akullin e bluarjes me top.

Një mulli me top është një pajisje si një shaker kokteji shumë i avancuar. Një material futet në një dhomë me topa inox dhe tundet ose kthehet derisa materiali të bluhet. Mulliri me top përdoret në shumë industri, por është veçanërisht i mirë në krijimin e materialeve amorfe dhe në bluarjen e materialeve të buta dhe të ngrira në pluhur, tha Salzmann.

“Ne thamë, ‘Pse nuk e hedhim akullin me top dhe të shohim se çfarë ndodh?”, tha Salzmann.

Studiuesit prisnin që mulliri i topit thjesht do të thyente kristalet e akullit në kristale më të vogla akulli. Por nuk ndodhi kështu. Në vend të kësaj, topat e çelikut që rrotulloheshin i prenë dhe i ngjeshën kristalet e akullit, duke i futur në një gjendje të re çorganizimi. Rezultati? Akull amorf me densitet të mesëm.

Modelimi kompjuterik tregoi se akulli fillon në një gjendje të bukur, kristalore, lidhjet e tij hidrogjenore formojnë një rrjetë gjashtëkëndore. Prerja e rastësishme nga bluarja e topit i shtyn këto lidhje hidrogjenore në këtë drejtim, duke i lënë ato të drejtohen lart e poshtë në një zigzag kaotik.

Forma e re e akullit formohet në 77 kelvins, ose minus 321 gradë Fahrenheit (minus 196 gradë Celsius). Ai ka disa veti të çuditshme përtej densitetit të tij prej 1,06 gram për centimetër kub (0,037 ons për 0,06 inç kub). , është se kur studiuesit kompresuan akullin me densitet të mesëm dhe e ngrohën atë në minus 185 F (minus 120 C), akulli u rikristalizua, duke lëshuar një sasi të madhe nxehtësie.

“Me format e tjera të akullit [amorf], nëse i ngjesh ato dhe e liron presionin, është sikur asgjë të mos ketë ndodhur,” tha Salzmann. “Por MDA [akulli amorf me densitet të mesëm] ka disi këtë aftësi për të ruajtur energjinë mekanike dhe për ta çliruar atë përmes ngrohjes.”

Akulli amorf me densitet të mesëm mund të ndodhë natyrshëm në hënat e akullit të planetëve gjigantë të gaztë, tha Salzmann, ku forcat gravitacionale të botëve të mëdha ngjeshin dhe qethin akullin e hënës. Nëse po, energjia mekanike e ruajtur në këtë formë akulli mund të ndikojë tektonikën në këto hëna të ngjashme me Hoth-in.

Të kuptuarit e akullit amorf me densitet të mesëm mund të ndihmojë gjithashtu studiuesit të kuptojnë më mirë ujin e lëngshëm në përgjithësi, tha Salzmann. Uji është i çuditshëm jo vetëm sepse forma e tij kristalore noton, por edhe sepse ka veti të tjera unike, si tensioni i lartë sipërfaqësor dhe pikat e larta të shkrirjes dhe vlimit. Shkencëtarët ende debatojnë për natyrën e ujit në temperatura jashtëzakonisht të ulëta. Çdo debat tani duhet të marrë parasysh akullin amorf me densitet të mesëm, tha Salzmann.

“Shumë nga të kuptuarit tonë për ujin e lëngshëm është ndërtuar mbi shtyllat se ka akull amorf me densitet të ulët dhe me densitet të lartë,” tha ai. “Si përshtatet akulli amorf me densitet të mesëm në atë foto?”