Andrey Geim dan Konstantin Novoselov telah menemukan cara membuat air "mati" dan menghilangkan sifat pelarutannya yang unik, bereksperimen dengan "sandwich" terbaik dari grafit dan boron nitrida, menurut sebuah artikel yang diterbitkan dalam jurnal Science.
"Air mati" bukan hanya fenomena ilmiah yang menarik, penemuannya memiliki aplikasi yang cukup spesifik untuk ilmu lain, terutama biologi. Ini akan membantu kita memahami mengapa air sangat penting bagi keberadaan kehidupan. Mengingat peran air dalam pembentukan molekul protein, kita dapat mengatakan bahwa lapisan tipis air adalah pemahat kehidupan, secara harfiah dan kiasan, "kata Andrey Geim dari Universitas Manchester (Inggris).
Air, seperti yang dijelaskan para ilmuwan, saat ini tetap menjadi salah satu zat paling misterius di Bumi. Tidak seperti "tetangga" pada tabel periodik, kombinasi hidrogen dengan oksigen memiliki titik didih dan titik beku yang sangat tinggi, kapasitas panas yang tidak biasa, dan kemampuan untuk melarutkan sejumlah besar senyawa organik dan anorganik.
"Keterampilan" air ini, pada gilirannya, dikaitkan dengan properti fisik lainnya - momen dipol listrik tinggi. Dengan kata ini, para ilmuwan memahami bagaimana muatan positif dan negatif didistribusikan ke seluruh molekul. Molekul air memiliki momen dipol yang sangat tinggi, karena elektron di dalamnya "tertarik" ke atom oksigen, dan sebaliknya, atom hidrogen yang bermuatan positif dilepaskan darinya.
Para ilmuwan telah lama bertanya-tanya apakah ia mempertahankan sifat ini dalam kasus di mana molekul air ditumpuk dalam beberapa lapisan, atau jika mereka berubah menjadi sesuatu yang sama sekali berbeda.
Game, Novoselov dan rekan mereka di universitas memecahkan masalah ini dengan bereksperimen dengan "sandwich" aneh yang dirangkai dari pelat grafit ultrathin dan film boron nitrida dua dimensi, yang terstruktur kira-kira dengan cara yang sama seperti graphene, yang penemuannya fisikawan Rusia-Inggris menerima Hadiah Nobel pada tahun 2010.
Menggunakan selembar grafit sebagai "fondasi", para ilmuwan meletakkan film boron nitrida di atasnya sedemikian rupa sehingga mereka mendapatkan semacam "rumah" dengan banyak "ruangan" terpisah dengan lebar dan tinggi beberapa puluh nanometer. Berkat ini, sejumlah kecil molekul air dapat masuk ke dalam celah tersebut, yang memungkinkan Geim dan timnya untuk mengukur dielektrik dan sifat fisik lainnya dengan sangat akurat.
Untuk melakukan ini, para ilmuwan membawa jarum mikroskop gaya atom supersensitif ke setiap "ruangan" tersebut dan mengamati seberapa baik medan listrik menembus melalui "sandwich" bahan semikonduktor datar dan air, mengubah tinggi dan lebar seluruh struktur ini.
Video promosi:
Seperti yang ditunjukkan oleh pengamatan ini, sifat cairan berubah secara dramatis jika ketebalan lapisannya mendekati tanda dua nanometer. Dalam hal ini, air menjadi "mati" dan kehilangan sifat dielektriknya yang menakjubkan dan tidak lagi menjadi pelarut universal.
“Kami tahu bahwa sifat lapisan tipis air akan sangat berbeda dari bagaimana cairan 'normal' berperilaku, tetapi kami tidak tahu caranya. Kami sangat terkejut bahwa mereka benar-benar berbeda, tetapi tidak sesuai dengan yang kami harapkan - sejumlah kecil air memiliki tingkat polarisasi yang sangat rendah, bukan tingkat polarisasi yang tinggi,”tambah Laura Fumagalli, seorang kolega Geim.
Penemuan seperti itu, seperti yang dicatat oleh fisikawan Rusia-Inggris, sangat penting dalam konteks mempelajari evolusi kehidupan dan mencari sesama manusia, karena lapisan tipis yang terbuat dari air dapat memainkan peran penting dalam evolusi molekul kimia kompleks pertama, termasuk DNA, dan dalam kehidupan penghuni pertama. Bumi.
