Dünyanın En Temiz Su Damlası
Fotoğraf : Ultra temiz buz saçağı (solda) ve eridikten sonraki damlacık
Doğada gerçek anlamda temiz yüzey diye bir şey yoktur. Havayla temas etmek, herhangi bir materyalin ince tabaka halinde moleküllerle kaplanması için yeterlidir. Bu “moleküler kir” malzemenin özelliklerini önemli ölçüde değiştirebilir hatta moleküllerin kendileri üzerinde çalışmak bile zor hale gelir. Bazıları, bu “kir” in sadece tek bir su molekülü tabakası olduğunu iddia etmiştir. Bu fikri test etmek için TU Wien’de yeni bir araştırma yöntemi geliştirildi: Araştırmacılar bir vakum bölmesinde ultra saf buz oluşturarak ve daha sonra eriterek, titanyum dioksit yüzeylerine uygulanacak olan dünyanın en temiz su damlalarını oluşturdular.
Bu yöntemle, araştırmacılar, titanyum dioksit yüzeylerinin özelliklerini değiştiren “kir” in, iki organik asitten oluşan bir katman olduğunu gösterdi: asetik asit (sirkeyi ekşi yapan) ve onun yakın akrabası olan formik asit. Bu şaşırtıcıdır, çünkü bu asitlerin sadece ufacık izleri havada bulunur. Bu sonuçlar ve yeni yöntemin ayrıntıları yakın zamanda Science dergisinde yayınlandı.
Açıklanamayan Yapılar
Titanyum dioksit (TiO2), kendi kendini temizleyen yüzeyler de dahil olmak üzere geniş bir teknik uygulama yelpazesinde önemli bir rol oynayan verimli bir mineraldir. Örneğin, ince bir titanyum dioksit tabakası, nemli havalarda aynaların buğulanmasını önler. Dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, çok güçlü mikroskoplar kullanarak su ile temas ettikleri zaman titanyum dioksit yüzeylerine yapışan bilinmeyen bir molekülü gözlemlediler.
Bu moleküllerin, havadaki karbon dioksitin oluşturduğu yeni bir tür su buzu veya belki de soda suyu olduğu fikri öne sürülmüştür. Doğru cevap çok daha ilginç: Araştırma ekibinin keşfettiği gibi, bu yapılar aslında iki organik asit, asetik asit ve formik asittir. Bu asitler bitki büyümesinin yan ürünleridir. Bu asitlerin yalnızca küçük izleri havada meydana gelir – milyar hava molekülü başına birkaç asit molekülü. Diğer birçok molekül havada daha yaygın olmasına rağmen, metal oksit yüzeyine yapışan ve davranışını değiştiren bu iki asittir.
Vakumda Ultra Saf Su
Ulrike Diebold, “Safsızlıkları önlemek için, bu gibi deneyler vakumda yapılmalıdır” diyor. “Bu nedenle, hava ile temas etmeyen bir su damlası oluşturmalı, sonra damlayı atomik ölçeğe kadar titizlikle temizlenmiş bir titanyum dioksit yüzeyine yerleştirmeliyiz.” Bu görev, su damlalarının sıcaklığa bakılmaksızın vakumda çok hızlı bir şekilde buharlaştığı gerçeği yüzünden gittikçe zorlaşmıştı.
Araştırmacılar ustaca yeni bir araştırma yöntemi düşündü. Çözümleri vakumlarında ‘soğuk parmak’ yapmak oldu. Bu metal parmağın ucu -140 ° C’ye kadar soğutulur ve daha sonra ultra saf su buharının bölmenin içine akması sağlanır. Su soğuk parmağın ucunda donar, küçük, ultra temiz bir buz saçağı üretir. Titanyum dioksit numunesi daha sonra parmağın altına yerleştirilir. Buz saçağı eridiğinde, ultra saf su numuneye düşer.
Organik Asitler Suçlanıyor
Yüzey daha sonra yüksek güçlü mikroskoplar kullanılarak araştırıldı, ancak bilim adamları ultra saf suyu kullanarak bilinmeyen moleküllerin hiçbir izini görmediler. Karbon dioksit ile soda suyu yaptıkları zaman bile, garip “kir tabakası” bulunamadı. Bu, moleküllerin su veya karbondioksit dışında bir şeyden gelmesi gerektiği anlamına gelir. Ancak örnek, hava ile temas ettiğinde, garip moleküller ortaya çıkıyor. İlginç bir şekilde, aynı moleküller dünyanın farklı bölgelerinde görülmüştür – Viyana’da ve Amerika Birleşik Devletleri’nin kırsal kesiminde. Kimyasal analiz, tipik olarak bitkiler tarafından üretilen basit organik asitler olduğunu gösterdi. “Bu sonuç bize bu tür deneyler yaparken ne kadar dikkatli olmamız gerektiğini gösteriyor” diyor Ulrike Diebold. “Havada aslında önemsiz sayılabilecek küçük izler bile bazen belirleyicidir.”
Araştırma çalışmalarının sonuçları Science dergisinde yayınlanmıştır. TU Wien’e ek olarak, Cornell Üniversitesi (New York, ABD) de projeye dahil oldu.
Kaynak: sciencedaily.com
