მეცნიერებმა გამოხდილი წყალი ლითონად გარდაქმნეს — #1tvმეცნიერება
მეცნიერებმა გამოხდილი წყალი ლითონად გარდაქმნეს — #1tvმეცნიერება

გამოხდილი წყალი თითქმის სრულყოფილი იზოლატორია.

ბუნებაში არსებული წყალო ელექტროდენს ატარებს, მაგრამ მხოლოდ მასში არსებული მინარევების წყალობით, რომლებიც თავისუფალ იონებად იხსნებიან და ელექტროდენს გავლის საშუალებას აძლევენ. დაწმენდილი, გამოხდილი წყალი „ლითონური“, ანუ ელექტროგამტარი ხდება მხოლოდ უკიდურესად მაღალი წნევის ქვეშ, რისი ლაბორატორიაში მიღებაც ჩვენს ამჟამინდელ შესაძლებლობებს აღემატება.

თუმცა, როგორც ახლახან მკვლევრებმა ისტორიაში პირველად გვაჩვენეს, გამოხდილ წყალში ლითონური თვისებების გამოწვევა მხოლოდ მაღალ წნევას როდი შეუძლია.

გამოხდილი წყლისა და ელექტრონების გამზიარებელი ტუტე ლითონების კონტაქტისას, ამ შემთხვევაში ნატრიუმისა და კალიუმის შენადნობის, მას ემატება თავისუფლად მოძრავი დამუხტული ნაწილაკები და წყალი ლითონური ხდება.

ამ გზით მიღებული ელექტროგამტარიანობა მხოლოდ რამდენიმე წამს გრძელდება, მაგრამ მნიშვნელოვანი წინ გადადგმული ნაბიჯია წყლის ამ ფაზის პირდაპირი შესწავლისკენ.

„ლითონურ წყალში გადასვლის ფაზა შეგიძლიათ შეუიარაღებელი თვალით იხილოთ! ნატრიუმ-კალიუმის ვერცხლისფერი წვეთი ოქროსფერი ნათებით იფარება, რაც ძალიან შთამბეჭდავია“, — ამბობს ბერლინის ჰელჰოლმცის სახელობის მასალებისა და ენერგიის ცენტრის ფიზიკოსი რობერტ ზაიდელი.

საკმარისად მაღალი წნევის ქვეშ, თეორიულად თითქმის ყველა მასალა შეიძლება გახდეს გამტარი. იდეა იმაში მდგომარეობს, რომ თუკი ატომებს ერთმანეთთან საკმარისად მჭიდროდ ჩავაწყობთ, გარე ელექტრონების ორბიტალები ერთმანეთის გადაფარვას დაიწყებს, რაც მათ მოძრაობის საშუალებას მისცემს. წყლის შემთხვევაში, ასეთი წნევა დაახლოებით 48 მეგაბარია — 48-მილიონჯერ უფრო მაღალი, ვიდრე დედამიწის ატმოსფერული წნევა ზღვის დონეზე.

მიუხედავად იმისა, რომ ლაბორატორიის გარემოში ასეთი წნევა მიღწეულია, ასეთი ექსპერიმენტები შეუფერებელი იქნებოდა ლითონური წყლის შესასწავლად. შესაბამისად, მკვლევართა ჯგუფმა, რომელსაც ჩეხეთის მეცნიერებათა აკადემიის ქიმიკოსი პაველ ჯუნგვირთი ხელმძღვანელობდა, ტუტე ლითონებს მიმართა.

ეს ნივთიერებები საკუთარ გარე ელექტრონებს ძალიან ადვილად გამოყოფენ, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჰერმეტიზებულ გამოხდილ წყალში, მაღალი წნევის გარეშე უნდა შეეძლოთ ელექტრონების გაზიარების თვისების აღძვრა. თუმცა, არის ერთი პრობლემა: ტუტე ლითონები ძლიერ რეაქციულია თხევადი წყლისადმი, ზოგჯერ ფეთქებადობის წერტილამდეც კი. უბრალოდ საკმარისია ჩააგდოთ ლითონის ნაკუწი წყალში და აფეთქებასაც იხილავთ.

მკვლევართა ჯგუფმა ამ პრობლემის გადაჭრის საკმაოდ მახვილგონიერ გზას მიაგნო. რა მოხდება, თუკი წყალში ლითონის ჩამატების ნაცვლად, თავად ლითონს დავასხამთ წყალს?

ჯგუფმა ვაკუუმის კამერაში მოათავსა ნატრიუმ-კალიუმის შენადნობის მცირე წვეთი, რომელიც ოთახის ტემპერატურაზე თხევადი ფორმისაა, შემდეგ კი, ორთქლის დეპონირების გზით ძალიან ფრთხილად დაამატა გამოხდილი წყლის თხელი ფენა.

კონტაქტისთანავე, ელექტრონები და ლითონის კთიონები (დადებითად დამუხტული იონები) შენადნობიდან წყალში შეედინა.

ამან კი წყალს არა მხოლოდ ოქროსფერი ნათება მისცა, არამედ ის გამტარიც გახადა — ზუსტად ისე, რასაც ლითონურ წყალში ვიხილავდით მაღალი წნევის ქვეშ.

ეს გახლდათ ოპტიკური არეკვლის სპექტროსკოპიისა და სინქროტრონული რენტგენული ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპიის დადასტურება. ორმა მახასიათებელმა — ოქროსფრად ბზინვამ და გამტარმა სარტყელმა სიხშირის ორი სხვადასხვა დიაპაზონი დაიკავა, რამაც ჯგუფს ორივეს აშკარად იდენტიფიცირების საშუალება მისცა.

გარდა იმისა, რომ გადასვლის ამ ფაზის შესახებ უკეთესი წარმოდგენა მოგვცა აქ, დედამიწაზე, ამ კვლევამ შეიძლება დიდი პლანეტების წიაღის უკიდურესად მაღალი წნევის გარემოს დეტალურად შესწავლის საშუალებაც მოგვცეს.

მიჩნეულია, მზის სისტემის ყინულოვან პლანეტებში, მაგალითად, ნეპტუნსა და ურანში მორევივით მოძრაობს თხევადი ლითონური წყალბადი. მკვლევართა აზრით, მხოლოდ იუპიტერში უნდა იყოს დაწმენდილი წყლის ლითონიზებისთვის საჭირო მაღალი წნევა.

მზის სისტემის გიგანტი პლანეტების წიაღის გარემოს გამეორების შესაძლებლობა მართლაც ამაღელვებელია.

„ჩვენი კვლევა აჩვენებს, რომ დედამიწაზე მართლაც შესაძლებელია ლითონური წყლის მიღება; ამავე დროს, აღწერს მის ულამაზეს, ოქროსფერ ლითონურ ელვარებასთან დაკავშირებულ სპექტროსკოპიულ მახასიათებლებს“, — ამბობს ფიზიკოსი რობერტ ზაიდელი.

კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.

მომზადებულია eurekalert.org-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.

დატოვე კომენტარი