كيف خلق العلماء أنقى قطرة ماء على الأرض

أعلن الباحثون في جامعة فيينا للتكنولوجيا، بتاريخ 23 آب 2018، أنهم ابتكروا أنظف وأنقى قطرة ماء في العالم. إذا كانت النظافة توازي التقوى، فهذه القطرة الوحيدة الأكثر الوهية في العالم. ماذا في التفاصيل؟

 

يمكن لهذه المياه فائقة النقاء أن تساعد في تفسير كيف أن أسطح التنظيف الذاتي، مثل تلك المغلفة بمادة ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2)، تصبح مغطاة بطبقة غامضة من الجزيئات عندما تتلامس مع الهواء والماء.

 

وقالت الباحثة المشاركة في الدراسة وعالمة الكيمياء في الجامعة أولريك دايبولد: “درست أربع مختبرات حول العالم موضوع نقاوة المياه وأُعطيت أربعة تفسيرات مختلفة له”.

عندما تتعرض أسطح TiO2 للأشعة فوق البنفسجية تتفاعل بطريقة “تلتهم” أي مركبات عضوية عليها، ما يعطي هذه الأسطح عددًا من الخصائص المفيدة. على سبيل المثال، ستقوم مرآة مغطاة بالـTiO2 بطرد بخار الماء حتى في الحمام المشبع بالبخار. لكن تركها في غرفة مظلمة لفترة طويلة، كما قالت ديبولد، سيشكل أوساخ غامضة على سطحها.

 

معظم التفسيرات المقترحة لهذا الأمر تشمل نوعًا من التفاعل الكيميائي مع بخار الماء المحيط. لكن ديبولد وزملائها طبقوا قطرة الماء فوق البنفسجية على السطح وأظهروا أن الماء وحده لا يسبب ظهور غشاء على الأسطح.

للوصول إلى أقرب ما يكون من النقاوة والنظافة المطلوبة، كان على فريق ديبولد تصميم جهاز متخصص لدفع المياه إلى حدودها.

 

في أحد أجزاء تتدلّى أداة على شكل إصبع (كما تُظهر الصورة المُرفقة) من السقف في حرارة وصلت إلى 140 درجة مئوية تحت الصفر. أطلق الباحثون عينة رقيقة نقية من بخار الماء من  الجزء الثاني، بحيث شكل الماء كتلة ثلجية رقيقة على طرف ذلك الاصبع. ثم سمح الباحثون للكتلة بأن تسخن وتذوب، بحيث تصبح قطرة من TiO2 قبل أن تتبخر بسرعة في غرفة الضغط المنخفض للغاية. بعد ذلك، لم يُظهر الـ TiO2 أي علامة على الغشاء الجزيئي الذي يعتقد بعض الباحثين أنه أتى من الماء.

مفتاح هذا اللغز هو عدم تعرض الماء وثاني أكسيد التيتانيوم للهواء من قبل.

 

وأظهرت فحوصات متابعة للTiO2 أن الغشاء لم يتكوّن من الماء أو المركبات المرتبطة بالماء على الإطلاق. وبدلاً من ذلك، ظهر على السطح حمض الأسيد (الذي يعطي الخل طعمه الحامض) وحمض الفورميك. كلاهما نتائج ثانوية للنمو النباتي وهما غير متواجدين في الهواء إلا بكميات ضئيلة، ولكن على ما يبدو، هناك ما يكفي من المادتين العائمتين لتلويث أسطح التنظيف الذاتي.

 

كريستين الصليبي

المصدر:
فريق موقع القوات اللبنانية

خبر عاجل