إذا كانت النظافة من الإيمان، فهذه قطرة إلهية.
أعلن باحثون في جامعة فيينا للتكنولوجيا يوم 23 آب أنّهم ابتكروا أنقى قطرة ماء في العالم.
يمكن أن تساعد هذه المياه فائقة النقاء في تفسير كيف تصبح الأسطح ذاتية التنظيف، مثل تلك المغلفة بثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2)، مغطّاةً بطبقة غامضة من الجزيئات عندما تتلامس مع الهواء والماء.
قالت الباحثة المشاركة في الدراسة Ulrike” Diebold ” وهي كيميائية في جامعة فيينا للتكنولوجيا: «لدينا أربع مختبرات حول العالم تدرس هذا وأربعة تفسيرات مختلفة له».
في ضوء النهار، عندما تتعرّض أسطح TiO2 ل
لأشعة فوق البنفسجية، فإنها تتفاعل بطرق “تلتهم” أي مركبات عضوية عليها، حسب قول Diebold لـ Live Science.
وهذا يعطي هذه الأسطح عددًا من الخصائص المفيدة؛ على سبيل المثال، ستطرد مرآة مغطّاة ب TiO2 بخار الماء حتى في الحمام المشبع به.
لكن عند تركها في غرفة مظلمة لفترة طويلة، كما قالت ديبولد، فسوف تتشكّل عليها الأوساخ الغامضة.
تتضمّن معظم التفسيرات المقترحة لهذا الأمر نوعًا من التفاعل الكيميائي مع بخار الماء.
لكنّ Diebold وزملائها قد طبّقوا قطرة الماء فوق البنفسجية على السطح، وأظهروا أن الماء وحده لا يسبب ظهور الطبقة السطحية الرقيقة.
ومع ذلك، كان خلق هذا الانخفاض الفائق هو التحدي.
كما ذكرت مجلة Live Science سابقًا، تصبح المياه ملوّثةً بسهولة شديدة مع شوائب ضئيلة، والمياه النقية تمامًا لا وجود لها.
قالت Diebold إنّه من أجل الوصول إلى أقرب نقاء ممكن، كان على فريقها تصميم أداة متخصّصة تدفع المياه إلى حدودها.
في تجويف من الجهاز كان هناك فراغ، يتدلّى من سقفه «المؤشر»، مع برودة تصل إلى 220 درجة فهرنهايت تحت الصفر (140 درجة مئوية تحت الصفر).
ثمّ أطلق الباحثون عينةً رقيقةً نقيةً من بخار الماء من غرفة تجويف مجاور إلى الفراغ، بحيث شكل الماء جليدًا على طرف ذلك المؤشر.
ثم سمح الباحثون بتدفق الكتل الجليدية وتذويبها، بحيث تقطر على قطعة من TiO2 أسفلها قبل أن تتبخر بسرعة في تجويف الضغط المنخفض للغاية.
بعد ذلك، لم يُظهر الـ TiO2 أي علامة على الطبقة السطحية الرقيقة الجزيئية التي يشتبه بعض العلماء بأنها جاءت من الماء، وفقًا لما ذكره الباحثون يوم 23 آب في مجلة Science.
وقالت Diebold: «المفتاح هو عدم تعرض الماء ولا ثاني أكسيد التيتانيوم للهواء من قبل».
وأظهرت فحوصات متابعة TiO2 باستخدام المجاهر والمطياف أن الطبقة السطحية الرقيقة لم تتكون من الماء أو المركبات المرتبطة بالماء على الإطلاق.
وبدلًا من ذلك، ظهر حمض الخل (الذي يعطي الخل طعمه الحامض) وحمض النمل-formic acid، وهو مركب مشابه، على السطح.
كلاهما نواتج ثانوية للنمو النباتي ولا توجد إلا بكميات ضئيلة في الهواء، ولكن، على ما يبدو، هناك ما يكفي من هذه المادة العائمة لتلوث سطح التنظيف الذاتي.
- ترجمة: نيرمين ربيع حسنين.
- تدقيق: أحلام مرشد.
- تحرير: عيسى هزيم.
- المصدر
