Một loại băng mới giúp chúng ta hiểu bí ẩn về nước
Khối băng nổi trong nước vì chúng nhẹ hơn chất lỏng. Nhưng một loại băng mới được phát hiện có mật độ gần bằng mật độ trong cốc nước. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Khoa học. Nếu bạn thả viên đá này vào cốc mà không làm nó tan chảy ngay lập tức, thì nó sẽ lắc lư xung quanh, không nổi cũng không chìm.
Băng mới là một loại đặc biệt được gọi là băng vô định hình. Có nghĩa là các phân tử nước bên trong nó không được sắp xếp gọn gàng, như trong băng kết tinh bình thường. Các loại băng vô định hình khác đã được biết đến, nhưng chúng có mật độ thấp hơn hoặc cao hơn mật độ của nước trong điều kiện tiêu chuẩn. Các nhà khoa học hy vọng loại băng vô định hình mới này có thể giúp giải đáp những bí ẩn khoa học xoay quanh nước.
Để tạo ra lớp băng mới, các nhà khoa học đã sử dụng một kỹ thuật đơn giản, có tên gọi là nghiền bi, có liên quan đến việc lắc một thùng chứa đá và các quả bóng bằng thép không gỉ, được làm lạnh đến 77 kelvins (gần –200°C).
Phân tích về cách tia X phân tán từ những băng cho thấy các nhà khoa học đã tạo ra một loại băng vô định hình. Và các mô phỏng trên máy tính mô phỏng tác động của quá trình nghiền bi cho thấy rằng cấu trúc hỗn loạn có thể được tạo ra bởi các lớp băng trượt qua nhau theo các hướng ngẫu nhiên, để phản ứng lại các lực do các quả bóng tác dụng.
Vì vật liệu này được tạo ra bằng cách nghiền băng bình thường nên mối liên hệ của nó với nước vẫn chưa được biết. Không rõ liệu băng có thể được sản xuất trực tiếp bằng cách làm mát nước hay không. Không phải tất cả các loại băng vô định hình đều có mối liên hệ này ở trạng thái lỏng của chúng.
Nếu băng mới có liên kết này với chất lỏng, thì băng có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về những điều kỳ quặc của nước.
Nhiều nhà khoa học nghi ngờ tính chất kỳ lạ của nước có liên quan đến hoạt động của nó như một chất lỏng siêu lạnh. Nước tinh khiết có thể vẫn ở dạng lỏng ở nhiệt độ dưới mức đóng băng. Trong những điều kiện như vậy, nước ở thể lỏng được cho là tồn tại ở hai pha khác nhau, chất lỏng có mật độ cao và chất lỏng có mật độ thấp, và bản chất kép đó có thể giải thích tính chất của nước trong các điều kiện cụ thể hơn.
Các nhà khoa học cho rằng băng mới có thể là một dạng nước đặc biệt được gọi là thủy tinh. Thủy tinh có thể được tạo ra bằng cách làm lạnh chất lỏng đủ nhanh để các phân tử không thể sắp xếp lại thành cấu trúc tinh thể.
Nếu lớp băng mới ở trạng thái thủy tinh ở dạng lỏng, thì các nhà khoa học khám phá ra điều gì đang thực sự xảy ra ở điều kiện siêu lạnh khó nghiên cứu.
Nhưng các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng vật liệu mới bất kỳ có mối liên hệ nào với tính chất vật lý kỳ lạ của nước ở thể lỏng. Băng có quan hệ gần gũi với các tinh thể băng méo mó, rất nhỏ chứ không phải dạng lỏng của nước.