Исследователи открыли новую фазу воды. Оказывается, если сжать ее до двумерного состояния, она перестанет напоминать и твердое тело, и жидкость. Физики из Кембриджского университета обнаружили, что вода в слое из одной молекулы не ведет себя ни как жидкость, ни как твердое тело. Кроме того, при высоких давлениях такая структура становится сверхпроводящей.

Вода слоем в одну молекулу — это не теоретическая концепция, а распространенная форма, объясняют ученые. Такие структуры можно встретить между мембранами клеток или в крошечных наноразмерных полостях геологических материалов. До сих пор поведение этой воды оставалось загадкой.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые использовали комбинацию вычислительных подходов, чтобы обеспечить исследование на уровне одного слоя воды. Они обнаружили, что вода, сформировавшая тонкий слой, проходит через несколько фаз, включая гексатическую и суперионную фазы.

Фазовые состояния монослоя воды при различных температурах и давлении. Изображение: Venkat Kapi et al., Nature

В гексатической фазе вода действует не как твердое тело и не как жидкость, а как нечто среднее. Атомы кислорода образуют твердую решетку, а протоны текут через решетку, как жидкость или дети, бегущие по лабиринту. При высоких давлениях такая вода переходит в суперионную фазу. Она становится очень проводящей, быстро продвигая протоны сквозь лед, что напоминает поток электронов в проводнике.

Понимание поведения воды в наномасштабе имеет решающее значение для многих новых технологий, отмечают ученые. Например, успех лечения зависит от того, как будет реагировать вода, попавшая в небольшие полости в нашем теле. Кроме того, такие фазовые состояния могут быть полезны для разработки электролитов с высокой проводимостью для аккумуляторов, опреснения воды и транспортировки жидкостей без трения.