U studiji objavljenoj u Nature Communications, istraživači su zarobili vodu debljine nekoliko molekula između lipidnih slojeva fitantriola kako bi sprečili kristalizaciju i pratili prelaz u staklasto stanje. Dinamika vode usporava se u opsegu od -63°C do -20°C, sa ključnim padom oko -35°C do -21°C, dok statički staklasti prelaz nastupa između -74°C i -64°C. Rezultati su relevantni za krioprezervaciju i tehnologije dubokog zamrzavanja hrane.
Naučnici Otkrili: Voda Može Postati „Staklo“ Umesto Leda — I To Na Višim Temperaturama
(Francesco Bergamaschi/Moment/Getty Images)
Voda prekriva oko 70% Zemljine površine i čini približno 60% mase ljudskog tela, ali i dalje zadržava brojne naučne zagonetke. U novoj studiji objavljenoj u Nature Communications, istraživači su otkrili da voda, kada je zarobljena u veoma tankoj lipidnoj matrici, prelazi u amorfno "staklasto" stanje u znatno širem i toplijem temperaturnom opsegu nego što se ranije verovalo.
Kako su to uradili?
Fizičari predvođeni Raffaeleom Mezzengom (ETH Zurich), u saradnji sa ANSTO-om (Australian Nuclear Science and Technology Organisation), sakrivali su tanke slojeve vode — debljine od svega nekoliko molekula (< 1 nm) — između lipidnih listova napravljenih od fitantriola. Ta je matrica sprečila uobičajenu kristalizaciju, omogućavajući direktno posmatranje prelaza iz tečnog u staklasto stanje.
(Francesco Bergamaschi/Moment/Getty Images)
Tehnike mjerenja
Tim je kombinovao teorijske simulacije i niz naprednih eksperimentalnih metoda: SAXS/WAXS na sinhrotronu (za mapiranje strukture) i neutronske spektrometre Emu i Pelican (za praćenje pokreta atoma vodonika i dinamike molekula). Ove tehnike su omogućile praćenje promena kroz šest redova veličina vremena, od mikrosekundi do pikosekundi.
Šta su otkrili?
Istraživači su zabeležili postupno usporavanje dinamike zarobljene vode u širokom temperaturnom opsegu: od -63°C do -20°C. Posebno značajan pad kinetičke aktivnosti primećen je oko -35°C do -21°C, dok se statički staklasti (amorfni) prelaz dogodio između -74°C i -64°C. Pri još nižim temperaturama uzorak postaje krhak i počinje da puca, formirajući makro- i mikropukotine.
A schematic illustration based on molecular simulations shows the messy but solid state that emerges when water (shown in blue) is cooled in a phytantriol matrix (brown) to extremely low temperatures and not allowed to crystallize. (Züblin et al.,Nat Commun, 2026)
Alice Klapproth (ANSTO): "Neutronski signal nam omogućava da selektivno pratimo dinamiku vode čak i kada je ona zarobljena u složenoj, mekoj matrici."
Moguće primene
Pored doprinosa osnovnom razumevanju vode, otkriće ima praktične implikacije za tehnologije koje uključuju kriogeno nanokonfinovanu vodu — na primer, krioprezervaciju tkiva, formulacije za zamrzavanje hrane i razumevanje ponašanja psihrofilnih organizama. Ipak, konkretne primene (npr. poboljšano obnavljanje očuvanih tkiva ili nova tekstura sladoleda) zahtevaju dalje istraživanje.
Rad: Züblin et al., Nature Communications (2026). Metode: zarobljavanje vode u fitantriol matrici, SAXS/WAXS, neutronski spektrometri Emu i Pelican, molekularne simulacije.
Pomozite nam da budemo bolji.
