Joseph Norman
0 
3524
810
Om renlighet ligger bredvid gudomlighet, är detta en gudomlig droppe.
Forskare vid Wiens tekniska universitet meddelade igår (23 augusti) att de har skapat den renaste vattendroppen i världen.
Detta ultrapure vatten kan hjälpa till att förklara hur självrengörande ytor, till exempel de belagda med titandioxid (TiO2), täcks med ett mystiskt lager molekyler när de kommer i kontakt med luft och vatten.
"Vi hade fyra laboratorier [runt om i världen] som studerade detta och fyra olika förklaringar till det," sa studiens medförfattare Ulrike Diebold, en kemist vid Wiens tekniska universitet. [The Mysterious Physics of 7 Everyday Things]
I ljuset av dagen
När TiO2-ytor utsätts för ultraviolett ljus reagerar de på sätt som "äter upp" alla organiska föreningar på dem, berättade Diebold. Detta ger dessa ytor ett antal användbara egenskaper; till exempel kommer en TiO2-belagd spegel att avvisa vattenånga även i ett ångande badrum.
Men lämna dem i ett mörkt rum för länge, sa Diebold, och den mystiska smuts bildas.
De flesta föreslagna förklaringar till detta involverar någon form av kemisk reaktion med omgivande vattenånga. Men Diebold och hennes kollegor applicerade den ultraklena vattendroppen på ytan och visade att vatten ensam inte får filmen att dyka upp.
Att skapa det superclean droppet var dock en utmaning. Som tidigare rapporterats förorenas vatten mycket lätt med spårföroreningar, och helt rent vatten finns inte.
För att komma så nära perfekt ren som möjligt, sade Diebold, måste hennes team utforma en specialiserad pryl som pressade vatten till dess gränser.
I en kammare i enheten var ett vakuum, med ett "finger" hängande från taket kylt till minus 220 grader Fahrenheit (minus 140 Celsius). Forskarna släppte sedan ett tunt, renat vattenprov från en angränsande kammare in i vakuumet, så att vattnet bildade en istapp i spetsen av fingret. Forskarna tillät sedan istapparna att värma upp och smälta, så att den droppade på en bit TiO2 nedanför innan de snabbt avdunstade in i kammaren med låg lågtryck. Därefter visade TiO2 inga tecken på den molekylära filmen som vissa forskare misstänkte kom från vatten, rapporterade forskarna idag (23 augusti) i tidskriften Science.
"Nyckeln är att varken vattnet eller titandioxiden någonsin hade utsatts för luft tidigare," sade Diebold.
Uppföljningsscanningar av TiO2 med hjälp av mikroskop och spektroskop visade att filmen inte var sammansatt av vatten eller vattenrelaterade föreningar alls. Istället kom ättiksyra (som ger vinäger dess sura smak) och myrsyra, en liknande förening, upp på ytan. Båda är biprodukter av växttillväxt och finns i endast små mängder i luften - men tydligen finns det tillräckligt med att detta material flyter runt för att smutsiga en självrenande yta.
Ursprungligen publicerad den .