NYHET
När vatten kyls under noll grader kristalliserar det vanligtvis direkt till is. Ove Andersson, fysiker vid Umeå universitet, har nu lyckats producera trögflytande vatten vid minus 130 grader under högt tryck – 10 000 gånger högre än normaltrycket. Det är möjligt att detta trögflytande och kalla vatten kan existera på andra himlakroppar.
– Resultaten är också intressanta för att förstå vattens många onormala egenskaper. Det har till exempel förutspåtts att vatten skulle ha två olika vätskefaser vid låg temperatur. Resultaten stöder existensen för en av de två faserna, berättar Ove Andersson.
Från ordning till slump
Vatten är extremt svårt att kyla så att det blir trögflytande. Ove Andersson har lyckats med konststycket genom att utsätta kristallint is, där atomerna har en ordnad position, för ett ökat tryck vid temperaturer under minus 130 grader. Då upplöstes molekylernas ordning och isen kollapsade till en amorf is, med slumpmässig ordning på vattenmolekylerna. – När jag sedan höjde temperaturen övergick isen till trögflytande vatten. Detta vatten liknar vanligt vatten, men det har 35 procent högre densitet och vattenmolekylerna rör sig relativt långsamt, det vill säga viskositeten är hög.
Avvikande beteende
Vatten har ett stort antal egenskaper som avviker från normala beteenden. Till exempel, i underkylt vatten, dvs. när temperaturen sjunker under noll grader, så minskar densiteten när temperaturen sänks och ökar när den höjs. – Det finns avvikelser som har varit kända i många år, och de är mycket viktiga. Ändå finns ingen generell förklaring till dem, men lösningen kan finnas i hur vattens egenskaper påverkas när det utsätts för höga tryck, säger Ove Andersson.
Gradvis omvandling
Några teorier förutsätter att vatten kan existera i två olika vätskefaser, en med låg densitet och en annan med hög densitet. Teorierna baseras på att övergången mellan faserna sker vid låg temperatur och högt tryck. När vatten kyls och närmar sig detta område kan det ske en gradvis omvandling som påverkar egenskaperna och ger vatten dess onormala egenskaper. Tyvärr är omvandlingen svår att undersöka eftersom vatten normalt kristalliserar. Ett alternativt sätt att närma sig området är att först bilda amorf is. De nya resultaten visar att den amorfa isen troligtvis övergår i trögflytande vatten när den värms vid högt tryck. Därmed har Ove Andersson också verifierat existensen för en av de två vätskefaserna som förutspåtts existera vid låg temperatur. – Detta är en viktig pusselbit för att förstå vattens egenskaper och ger nya möjligheter att studera trögflytande vatten.
Originalpublikation:
Glass–liquid transition of water at high pressure Ove Andersson, Umeå universitet PNAS , The Proceedings of the National Academy of Sciences USA www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1016520108
