O echipă de fizicieni a reușit să observe pentru prima dată procesul de transformare a apei într-o structură de tip „sticlă” cu o configurație moleculară amorfă. Această formă de apă, care nu urmează procesul obișnuit de cristalizare în gheață, a fost studiată prin captarea unor cantități minuscule de apă între straturi de fitantriol. Această substanță de tip alcool gras a permis menținerea stabilității structurale și a fluidității în regimuri termice extrem de scăzute.
Cercetarea a fost condusă de Raffaele Mezzenga de la ETH Zurich, în colaborare cu specialiști de la Organizația Australiană pentru Știință și Tehnologie Nucleară (ANSTO). Fizicienii au utilizat tehnici avansate de sondare atomică, inclusiv un accelerator de particule pentru a genera raze X extrem de luminoase. Această metodă a permis maparea structurii apei la diferite temperaturi, depășind dificultățile de observație cauzate de viteza de cristalizare a apei obișnuite.
Echipa a utilizat instrumente de înaltă precizie, precum spectrometrele Emu și Pelican, pentru a detecta vibrațiile moleculare și mișcarea atomilor de hidrogen. Alice Klapproth, cercetător în cadrul ANSTO, a explicat faptul că semnalul de neutroni permite măsurarea selectivă a dinamicii apei, chiar și atunci când aceasta este confinată într-o matrice complexă. Studiul a demonstrat că dinamica apei încetinește pe un interval de temperatură mult mai larg decât se anticipase anterior.
Rezultatele au arătat că o schimbare dramatică în dinamica moleculară are loc între -35 și -21 de grade Celsius. Tranziția structurală către starea sticloasă, caracterizată printr-o stare solidă și dezorganizată, se produce între -74 și -64 de grade Celsius. La temperaturi extrem de scăzute, proba de apă și fitantriol devine casantă și începe să prezinte crăpături macro și microscopice, comportându-se asemenea unei plăci de nuga cu arahide.
Această descoperire are implicații directe pentru domeniul criogeniei și pentru procesele care implică apă nanoconfinată. Cercetătorii au subliniat că datele obținute sunt relevante pentru fenomene precum crioprezervarea materialelor biologice sau tehnici de congelare profundă a alimentelor. Înțelegerea modului în care apa trece de la stare lichidă la o stare sticloasă fără a forma cristale de gheață poate influența tehnologii de conservare a resurselor biologice.
Apa este o substanță esențială, acoperind aproximativ 70% din suprafața planetei și constituind 60% din masa corpului uman. Deși procesul de înghețare este bine cunoscut, comportamentul apei în regăsiți de temperaturi, precum „țara nimănui” de sub -45 de grade Celsius, rămâne un subiect de studiu intens. În natură, această formă de apă sticloasă este prezentă în norii stratosferici din regiunile polare și ajută anumite organisme să evite daunele celulare cauzate de cristalele de gheață.