Вода: прозрачная, но странная жидкость

Вода странна, но очень важна. Фактически, это одна из самых необычных молекул на Земле: она кипит при температуре, которой не должна быть, расширяется и плавает, когда находится в твердом состоянии. Новое исследование показывает, что когда вода вступает в контакт с поверхностью электрода, не все ее молекулы реагируют одинаково, что может существенно повлиять на способность различных веществ растворяться в воде под воздействием электрического поля. Это, в свою очередь, определяет, как будет происходить химическая реакция. Это новое открытие может оказать существенное влияние на все процессы, связанные с водой, от очистки воды до производства лекарств.

Вполне уместно, что эта новаторская работа возникла в результате междисциплинарных исследований химика и инженера-электрика. В конце концов, химия — это, по сути, изучение электронов, а химические реакции создают материалы, из которых построен наш мир. Это новаторское исследование стало результатом совместных усилий Стивена Кронина, профессора электротехники и вычислительной техники Инженерной школы Университета Южной Калифорнии в Витерби, и Александра Бендерского, доцента кафедры химии Колледжа литературы, искусств и наук Университета Южной Калифорнии Дорнсайф. Каждый исследователь внес важный вклад в эту работу: в данном случае новаторский электрод инженера Кронина и передовая методика лазерной спектроскопии химика Бендерского. В конечном итоге именно сочетание этих двух разработок привело к наблюдаемому прорыву.

Сначала Кронин разработал уникальный однослойный графеновый электрод (толщиной всего 0,355 нм). Изготовление самих графеновых электродов — очень сложный процесс. Фактически, электрод, который необходим для этого конкретного исследования, — это тот электрод, который исследовательские группы по всему миру пытались использовать в прошлом, но потерпели неудачу. «Мы с Алексом какое-то время боролись с этим, и нам приходилось много раз менять дизайн. Приятно и волнительно наконец увидеть результаты нашей работы», — сказал Кронин. Как только электрод помещается в ячейку с водой и начинает течь ток, в дело вступает метод Бендерского, использующий специальный метод лазерной спектроскопии, который удалось воспроизвести лишь немногим другим исследовательским группам. «В условиях наших экспериментов мы смогли увидеть, как молекулы взаимодействуют с полем таким образом, который ранее никто не понимал», — сказал Бендерский.