Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top Science

Dua keadaan cair yang sangat berbeda dari air – ScienceDaily


Dengan menggunakan laser sinar-X, para peneliti di Universitas Stockholm telah dapat mengikuti transformasi antara dua keadaan cair air yang berbeda, keduanya terbuat dari molekul H2O. Pada sekitar -63 Celcius, kedua cairan tersebut berada pada rezim tekanan yang berbeda dengan perbedaan densitas 20%. Dengan memvariasikan tekanan secara cepat sebelum sampel dapat membeku, dimungkinkan untuk mengamati satu cairan berubah menjadi cairan lainnya secara real time. Temuan mereka dipublikasikan di jurnal Ilmu.

Air, yang umum dan penting untuk kehidupan di Bumi, berperilaku sangat aneh dibandingkan dengan zat lain. Bagaimana sifat air seperti massa jenis, panas spesifik, viskositas, dan kompresibilitas merespons perubahan tekanan dan suhu sangat berlawanan dengan cairan lain yang kita ketahui. Akibatnya, air sering disebut “anomali”. Jika air berperilaku sebagai “cairan normal”, kita tidak akan ada, karena kehidupan laut tidak dapat berkembang. Namun, ini masih menjadi pertanyaan terbuka: apa yang menyebabkan anomali ini?

Ada sejumlah penjelasan tentang sifat-sifat aneh air dan salah satunya mengusulkan bahwa air memiliki kemampuan untuk ada sebagai dua cairan yang berbeda pada tekanan yang berbeda dan pada suhu rendah. Jika kita dapat menyimpan dua cairan di dalam gelas, keduanya akan terpisah dengan antarmuka yang jelas di antaranya, seperti air dan minyak. Air biasa pada kondisi ambien kita hanya berupa satu cairan dan tidak ada antarmuka yang terlihat di kaca – tetapi pada tingkat molekuler, air berfluktuasi menciptakan wilayah lokal kecil dengan kepadatan yang sama seperti dua cairan, menyebabkan perilaku aneh air. Tantangannya adalah bahwa tidak ada eksperimen yang mungkin dilakukan pada suhu di mana dua cairan akan hidup berdampingan karena es akan terbentuk hampir secara instan. Sampai saat ini hanya mungkin untuk menyelidiki air pada kondisi ini dengan menggunakan berbagai jenis simulasi komputer, yang telah menyebabkan banyak hasil yang bertentangan tergantung pada model yang digunakan.

“Yang istimewa adalah kami dapat melakukan sinar-X dengan sangat cepat, sebelum air membeku, dan dapat mengamati bagaimana satu cairan berubah menjadi cairan lainnya,” kata Anders Nilsson, Profesor Fisika Kimia di Universitas Stockholm. “Selama beberapa dekade, ada spekulasi dan teori yang berbeda untuk menjelaskan sifat-sifat anomali ini dan mengapa mereka menjadi lebih kuat ketika air menjadi lebih dingin. Sekarang kami telah menemukan bahwa dua keadaan cair itu nyata dan dapat menjelaskan keanehan air.”

“Saya telah mempelajari beberapa bentuk es yang tidak teratur untuk waktu yang lama dengan tujuan untuk menentukan apakah mereka dapat dianggap sebagai keadaan kaca yang mewakili cairan beku,” kata Katrin Amann-Winkel, Peneliti Senior Fisika Kimia di Universitas Stockholm. “Ini adalah mimpi yang menjadi kenyataan untuk melihat bahwa memang mereka mewakili cairan nyata dan kami melihat transformasi di antara mereka.”

“Kami bekerja sangat keras selama beberapa tahun untuk melakukan pengukuran air dalam kondisi suhu rendah tanpa pembekuan dan sangat bermanfaat untuk melihat hasilnya,” kata Harshad Pathak, Peneliti Fisika Kimia di Universitas Stockholm. “Banyak upaya di dunia telah dilakukan untuk mencari dua cairan dengan meletakkan air di kompartemen kecil atau mencampurnya dengan senyawa lain, tetapi di sini kita dapat mengikutinya sebagai air murni sederhana.”

“Saya bertanya-tanya apakah dua keadaan cair sebagai fluktuasi bisa menjadi unsur penting bagi proses biologis dalam sel hidup,” kata Fivos Perakis, Asisten Profesor Fisika Kimia di Universitas Stockholm. “Hasil baru ini bisa membuka banyak arah penelitian baru juga tentang air dalam ilmu biologi.”

“Mungkin salah satu bentuk cairan lebih menonjol untuk air di pori-pori kecil di dalam membran yang digunakan untuk desalinasi air,” kata Marjorie Ladd Parada, Postdoc di Universitas Stockholm. “Saya pikir akses ke air bersih akan menjadi salah satu tantangan utama dengan perubahan iklim.”

“Ada perdebatan sengit tentang asal usul sifat aneh air selama lebih dari seabad sejak karya awal Wolfgang Röntgen,” lebih lanjut Anders Nilsson menjelaskan. “Para peneliti yang mempelajari fisika air sekarang dapat menentukan model bahwa air dapat eksis sebagai dua cairan dalam rezim superdingin. Tahap selanjutnya adalah menemukan apakah ada titik kritis ketika dua cairan menyeberang menjadi hanya satu cairan, seperti tekanan dan suhu berubah. Tantangan besar untuk beberapa tahun mendatang. “

Studi ini dilakukan bekerjasama dengan POSTECH University di Korea, PAL-XFEL di Korea, laboratorium akselerator nasional SLAC di California, Brooklyn College of the City University of New York di AS dan St. Francis Xavier University di Kanada. Orang lain yang berkontribusi dalam penelitian ini termasuk anggota sebelumnya dari grup Fisika Kimia di Universitas Stockholm- Kyung Hwan Kim, Alexander Späh, Daniel Mariedahl, Tobias Eklund dan Matthew Weston.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Stockholm. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : https://totosgp.info/