المياه التي لا تقبل الجدل "غزاها"

يقيس الباحثون المسافة بين جزيئات الماء والأسطح المقاومة للماء لأول مرة

الفجوة النانوية بين جزيئات الطبقة المقاومة للماء ومعهد ماكس بلانك لأبحاث المعادن
قراءة بصوت عال

سواء كانت قطعة قماشية أو سترة مطر أو فقط بشرتنا - لطالما كانت الأسطح المقاومة للماء جزءًا من حياتنا اليومية. لقد درس فريق بحث دولي الآن على المستوى الجزيئي ما يحدث عند الحدود بين الماء والمواد الطاردة للماء. لأول مرة تمكن العلماء من قياس الفجوة بين جزيئات الماء والسطح بدقة ذرية. النتائج ، التي تنشر الآن في النسخة الإلكترونية من وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS) ، مهمة لفهم العمليات البيولوجية في الخلايا.

الماء يقطر ببساطة من الأسطح الطاردة للماء. هذه الآثار وأسبابها الجزيئية معروفة منذ زمن طويل. ولكن مدى قرب جزيئات الماء من الطبقة الطاردة للماء قد أوضحه للتو فريق دولي من الباحثين برئاسة هارالد ريشيرت من معهد ماكس بلانك لأبحاث المعادن في شتوتغارت. الفجوة واسعة مثل جزيء الماء - فقط 0.2 إلى 0.6 نانومتر. وقد أظهرت الأبحاث السابقة نتائج متناقضة جزئيا.

الأشعة السينية إلى "نيمانسلاند"

الباحثون شتوتغارت التحقيق في nanopold ضيقة للغاية مع الأشعة السينية شديدة للغاية. لأن طريقة "ألطف" مع حزم النيوترونات لم تحل الهياكل بشكل جيد بما فيه الكفاية في التجارب السابقة. ومع ذلك ، لا يمكن إنتاج الأشعة السينية من هذا النوع في كل مختبر. لذا أحضر العلماء تركيبهم التجريبي إلى غرونوبل ، فرنسا ، وتحديدا لحلقة تخزين الإلكترون في مرفق الإشعاع السنكروتروني الأوروبي (ESRF).

لكن الجهد لم يذهب سدى: باستخدام طريقة الأشعة السينية ، حلوا لأول مرة الأرض الحرام بين الماء وطبقة طارد المياه إلى كسور نانومتر. حدد الباحثون المسافة من 0.2 إلى 0.6 نانومتر من انعكاس شعاع الأشعة السينية. كسطح مسعور ، استخدموا صفيحة من السيليكون ، قاموا بتطبيقها على طبقة من مادة الأوكتاديسيل تريلوروسيلان المانع للماء للغاية. ومع ذلك ، فقد صمدت المادة للأشعة السينية لمدة 50 ثانية فقط - وكان على القياسات أن تعمل بسرعة وفقًا لذلك.

لا يزال يتعين استكشافها: المياه في النظم البيولوجية

بالإضافة إلى ذلك ، اكتشف العلماء ما إذا كانت الغازات الذائبة في الماء تؤثر على عرض الفجوة. لفترة طويلة ، كان الخبراء يناقشون ما إذا كانت الغازات غير القطبية تشكل فقاعات صغيرة في الفجوة ، وبالتالي تضخيمها. على عكس نتائج الدراسات السابقة ، اكتشف الباحثون أن الغازات الذائبة - بغض النظر عن طبيعتها - لا تغير طبيعة الفجوة. عرض

يقول هارالد ريشيرت: "تعد التأثيرات الكارهة للماء مهمة بشكل خاص للعمليات البيولوجية لأنها تعطي البروتينات شكلها النهائي". في بيئة مائيّة ، تُكوّن مكونات البروتين الطارد للماء في داخله ، حتى لا يتلامس مع البرد الرطب الذي لا يحظى بشعبية - لذلك يطوي البروتين بأكمله. ومع ذلك ، في النظم البيولوجية ، غالبًا ما توجد المياه في مساحات صغيرة جدًا ، مثل المسام الصغيرة أو القنوات الأيونية التي تحدث في أغشية الخلايا. يقول هارالد ريشيرت: "سواء كانت نتائج الدراسة الحالية تنطبق أيضًا على المياه في مثل هذه البيئة الضيقة ، فنحن نريد التحقيق في المستقبل".

(MPG ، 08.12.2006 - NPO)