麻省理工學院把沸騰的水變成固態!

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1. 科學家已經發現,當水在碳奈米管內時,甚至是處於通常是沸騰的高溫下也能夠凍結成固態。

2. 這項發現說明了熟悉的物質,例如水,當被困在奈米結構內部時,能夠戲劇性地改變它們的行為。

極冷的熱?

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在海平面,水會在0° C (32° F)結凍,而在100° C (212° F)沸騰,但溫度似乎不是唯一能夠戲劇性地改變水的狀態的變數。來自麻省理工學院(MIT)的研究人員發現,在奈米管內的水,在加熱超過它的自然沸點時,會凍結成固態。

使用一種稱為振動光譜學(vibrational spectroscopy)的技術,科學家能夠追蹤奈米管內水的運動,然後決定它是在液態,固態還是氣態。根據麻省理工學院(MIT)的化學工程系Carbon P. Dubbs教授邁可·斯特拉諾(Michael Strano)和他的研究人員,雖然他們完全預期到水會改變相,但這個特殊實驗的結果是一個完全驚訝。

不是沸騰,水反而在至少105℃的溫度下固化。這個在尺寸上小差異的奈米管也引起非常不一樣的結果。此外,碳奈米管被認為是疏水性的,意味著水分子很難進入。然而,測試結果顯示,水有可能進入到微小的空間,這是實驗的另一個方面,還無法解釋。

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斯特拉諾說:「如果你把液體限制在奈米腔內,你實際上能夠扭曲它的相行為…[但]這個效果比任何人預期的要大得多。當你變的很小時,所有的猜測都失效(關閉)。這真的是一個未探索的空間。」

奇怪的發現

雖然看見水凝固的證據,但這並不必然意味著它變成冰。這些研究人員還沒有測試水的固化狀態是否確實含有冰的典型結晶性質。

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「在最小的空間內,在內尺寸不會比幾個水分子大太多的碳奈米管內,水能夠凍結成固態,甚至是處於通常是沸騰的高溫下。」

然而,我們可以用這項發現來做很多事。一項特別的應用是產生即使在室溫下也能保持穩定的“冰線”。這種線的存在會允許它維持冰的獨特的電和熱性質,允許質子有更好的導電性。斯特拉諾說:「這給了我們在室溫下非常穩定的水線。」

考慮到用於追蹤和監視奈米管內的水的技術精確性,也許現在也可能應用相同的技術到其它化學元素上,來研究它將如何反應。

來源:Futurism