Suyun camsı geçiş sırrını nanometre ölçeğinde çözdüler.
Avustralyalı ve uluslararası bir araştırma ekibi, suyun nanometre ölçeğindeki ince zarlar içinde kristalleşmeden doğrudan camsı hale geçtiğini ilk kez doğrudan gözlemledi. Bu geçiş, donma noktasının çok altında, -35°C ile -20°C arasında gerçekleşiyor.
Suyun en tanıdık maddelerden biri olduğunu düşünüyoruz; oysa hâlâ yanıtlanmamış sorularla dolu. En büyük sorulardan biri, sıvıdan cama geçişin tam olarak nerede başladığı. Çoğu maddede bu geçiş, malzeme çok hızlı soğutularak atomların kristal bir düzen oluşturmadan yerine kilitlenmesiyle gözleniyor.
Su öyle değil: Kristal buz o kadar hızlı oluşuyor ki bilim insanları bu ara hali doğrudan göremiyor.
Su zarla sıkıştırılınca 'cam' oluyor
Uluslararası araştırma ekibi, bulk (yani büyük hacimli) su yerine fitantriol adlı lipid benzeri moleküllerden yapılmış son derece ince zarların içine hapsedilmiş mikroskobik miktarda su kullanarak soruna farklı bir açıdan yaklaştı.
Bu "yumuşak nano-hapsetme" (soft nanoconfinement) suyun buz olarak kristalleşmesini engelledi. Ekip, suyun önceki tahminlerden çok daha geniş bir sıcaklık aralığında gizli bir camsı hale girdiğini buldu.
ANSTO tesislerinde üç farklı teknik bir arada
Avustralya Nükleiter Bilim ve Teknoloji Örgütü (ANSTO), ekibin suyun davranışını trilyonlarca saniyeden mikrosaniyeye kadar değişen zaman ölçeklerinde incelemesine olanak sağladı.
Küçük ve Geniş Açılı X-ışını Saçılma (SAXS/WAXS) hattındaki deneyler, fitantriol-su karışımının yapısını ve düşük sıcaklıktaki davranışını tanımladı. Araştırmacılar, suyun normal donma noktasının çok altındaki sıcaklıklarda bile nanometre ölçekli katmanlar içinde nasıl hapsedilmiş kaldığını doğrudan gözlemleyebildi.
Avustralya Nötron Saçılma Merkezi'ndeki iki aygıt, Emu ve Pelican, moleküler titreşimleri, atomik uyarılmaları ve hedef yapının kendisinin parçalanmasını tespit edebiliyor. Nötronlar hidrojen atomlarına benzersiz biçimde duyarlı olduğu için su çalışmak için ideal bir araç.
Bu sayede ekip, su moleküllerinin hareketini doğrudan izleyerek hareketin ne zaman camsı hale geçecek kadar yavaşladığını belirleyebildi.
"Ziyareti sırasında Monash Üniversitesi'nden Dr. Patrick Züblin, SAXS/WAXS ekibiyle -120°C (-184°F) kadar düşük sıcaklıklarda ölçümleri geliştirmek ve optimize etmek için yakın çalıştı." — Dr. Ashish Sethi, hattın grup yöneticisi
Suyu çevresinden ayırmak
Nötron saçılma, Ulusal Deuteryum Tesisi'ndeki döteryum ikamesi ile birleştiğinde araştırmacıların suyun davranışını çevresindeki lipid malzemenin davranışından ayırt etmesini sağladı. Bu, diğer çoğu teknikle son derece zor olan bir ayrım.
Bu beklenmedik durumda su camsı hale geçerken çevresindeki zarlar hareketli ve akışkan kaldı.
"Aygıtımızın algıladığı nötron sinyali, suyun içindeki hidrojen atomlarının hareketi tarafından domine ediliyor. Bu, su karmaşık bir yumuşak matrisin içinde hapsedilmiş olsa bile su dinamiğini seçici olarak ölçmemize olanak tanıyor." — Dr. Alice Klapproth, baş araştırmacı bilim insanı
Neden önemli?
Araştırmanın pratik karşılıkları üç alanda yoğunlaşıyor. Biyolojik materyallerin kriyo-korunmasında (dondurularak saklanması) suyun donma sıcaklığının altındaki davranışı kritik. Gıda dondurma teknolojilerinde benzer mekanizmalar belirleyici.
Canlı hücrelerde su zaten nanometre ölçeğinde hapsedilmiş durumda; bu nedenle bulgular hücre içi suyun daha iyi anlaşılmasına da kapı açıyor.
Çalışmanın geniş deneysel yaklaşımı, Fransa'daki Soleil Sinkrotronu'ndaki ölçümlerin yanı sıra düşük sıcaklıklı mikroskopi, nükleer manyetik rezonans spektroskopisi ve bilgisayar simülasyonlarını da içeriyor.
Bulgular, hakemli bilim dergisi Nature Communications'ta 2026'da yayımlandı (DOI: 10.1038/s41467-026-72955-y). Araştırma ekibinde Patrick Züblin başı çekiyor.
Araştırmanın kapsamı ve sınırları
Bu çalışma, suyun doğal ortamında (bulk su) değil, fitantriol adı verilen belirli bir lipid zarda hapsedilmiş halde camsı geçiş yaptığını gösteriyor. Yani bulgu, suyun bu davranışının "evrensel" olduğu anlamına gelmiyor; nanometre ölçekli hapsetmenin kendisi geçişi mümkün kılıyor.
Diğer hapsedici malzemelerde ve özellikle canlı hücrelerde benzer sonuçlar alınıp alınamayacağı henüz açıklanmadı.
Ayrıca camsı geçişin gözlemlendiği -35°C ile -20°C arası, doğal koşullarda buzun hâlâ baskın olduğu bir aralık. Yani bulgu, kutup bulutlarındaki doğal camsı su hakkında yeni bir mekanizma öne sürmüyor; daha çok laboratuvar koşullarında kontrollü gözlem yapılabilecek bir pencere açıyor.
ANSTO ekibi bu konuda ek açıklama yapmadı.
Bu haber işinize yaradı mı?
İlgili haberler Tümünü gör
