Ученые впервые получили молекулярные доказательства того, что жидкая вода одновременно существует в двух различных состояниях — более плотном и менее плотном, которые непрерывно сменяют друг друга. По мнению исследователей, это подтверждает гипотезу, обсуждавшуюся в научном сообществе на протяжении трех десятилетий. Новые результаты могут помочь объяснить ряд необычных физических свойств воды, включая ее расширение при замерзании и изменение вязкости под воздействием давления.
Читайте: Россиянам готовят новые запреты: что изменится уже в ближайшее время
Исследование провели физикохимик Сяо Чэн Цзэн и научный сотрудник Ливэнь Ли из Городского университета Гонконга. Для анализа они использовали метод машинного обучения без учителя — нейросеть, способную самостоятельно выявлять скрытые закономерности в больших объемах информации без заранее заданных алгоритмов. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Physics.
В ходе исследования ученые выполнили масштабное компьютерное моделирование, проследив динамику сотен тысяч молекул воды. Это позволило сформировать огромный массив данных, обработка которого традиционными методами заняла бы около десяти лет. Применение нейросети сократило этот срок до полутора лет.
Проведенный анализ позволил выявить ключевые параметры хаотичного движения молекул и определить механизмы перехода воды между двумя состояниями. Исследователи установили, что в обычных условиях такой процесс проходит через один энергетический барьер. Однако при определенных условиях, в частности при температуре около нуля градусов Цельсия во время таяния льда, переход становится значительно сложнее: молекулы проходят своеобразный «круговой маршрут», преодолевая сразу три энергетических барьера.
Авторы исследования намерены продолжить работу над совершенствованием модели машинного обучения. Следующим этапом станет изучение связи между особенностями молекулярных переходов и такими свойствами воды, как плотность, температура и вязкость.
Ученые также отмечают, что вода является средой, в которой протекает большинство биологических и фармацевтических процессов. Более глубокое понимание ее структуры в перспективе позволит точнее исследовать взаимодействие белков, солей и сложных молекул лекарственных препаратов в растворах. По мнению исследователей, это может иметь важное значение для разработки новых инъекционных лекарств и изучения процессов, происходящих в живых клетках.
Читайте также:
- Россиянам грозят новые начисления за ЖКХ: вступили в силу важные изменения
- Пенсии в России резко вырастут с 1 августа: кто получит прибавку уже летом
- Раскрыт главный секрет отношений: секс оказался не таким важным, как считалось
