Trạng thái tiền nóng chảy của nước được quan sát, làm mờ ranh giới giữa băng và chất lỏng

Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Khoa học Tokyo đã quan sát trực tiếp một pha “tiền nóng chảy” mới của nước bị giới hạn trong các lỗ rỗng kích thước nano, sử dụng kỹ thuật phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) tiên tiến. Trong trạng thái này, các phân tử nước đồng thời bị đóng băng cố định tại chỗ nhưng vẫn xoay như chất lỏng, làm mờ ranh giới truyền thống giữa pha rắn và pha lỏng. Bằng cách nghiên cứu nước nặng (D₂O) bên trong các kênh rộng 1,6 nanomet của các tinh thể hình que lục giác, các nhà nghiên cứu đã xác định được cấu trúc phân tử ba lớp, trong đó nước chưa hoàn toàn liên kết hydro bắt đầu nóng chảy trước khi cấu trúc băng đông hoàn toàn tan chảy, xác nhận sự tồn tại đồng thời của hành vi giống pha rắn và pha lỏng trong pha tiền nóng chảy. Phát hiện này cung cấp những hiểu biết mới về các đặc tính cấu trúc và động học của nước bị giới hạn, vốn có hành vi khác biệt so với băng và nước lỏng khối lớn. Trạng thái tiền nóng chảy đặc trưng bởi các phân tử nước bị khóa ở vị trí rắn nhưng xoay với tốc độ tương đương nước lỏng, làm nổi bật sự di động phân tử độc đáo dưới điều kiện bị giới hạn. Ngoài việc nâng cao hiểu biết cơ bản, những phát hiện này còn có tiềm năng ứng dụng trong phát triển các công nghệ mới.