Странные свойства воды внутри нанотрубок

Вода кипит при 100 °С. Пониженное давление или заключение воды в емкость микроскопического объема понижает температуру кипения и замерзания. Но если поместить ее в полость нанотрубки, происходит нечто невероятное. Вода замерзает при температуре выше 100 °С.

В статье, опубликованной журналом Nature Nanotechnology, профессор Массачусетского технологического института Майкл Страно (Michael Strano) и его коллеги описывают необычные фазовые переходы, которые происходят с водой, помещенной в полость углеродной нанотрубки диаметром всего в несколько ее молекул. И хотя точную температуру в таких обстоятельствах установить пока не удалось, с помощью колебательной спектроскопии авторы смогли наблюдать за состоянием воды (жидким, твердым или газообразным) внутри нанотрубок. Обнаружилось, что здесь она остается в твердой фазе при температуре до 105 °C, а возможно, и до 151 °C.

Ученые предполагают, что точное значение сильно зависит от диаметра нанотрубки. Причем обычная разница (например, 1,05 или 1,06 нм) может резко (на десятки градусов) менять температуру фазовых переходов воды внутри нанотрубки. Механизмы этих изменений остаются неизвестными. По словам Страно и его коллег, неясно даже то, каким образом вода оказывается внутри: вообще, углеродные нанотрубки проявляют гидрофобные свойства.

Неизвестна и конкретная форма льда или льдоподобной твердой фазы, в которой существует вода в таких обстоятельствах. Однако ученые уже размышляют над тем, что в будущем все это позволит получать провода из углеродных нанотрубок, заполненных твердой (при комнатной температуре) водой. Зачем они могут понадобиться, тоже пока непонятно.

DOI: 10.1038/nnano.2016.254 | Источник: naked-science