Iš kur atsiranda tas keistas purvo sluoksnis? Atsakymo ieškojo 4 mokslinės laboratorijos, o viskas baigėsi gryniausiu pasaulyje vandens lašu

Šis ultragryno vandens lašas gali paaiškinti, kaip savaime nusivalantys paviršiai (pvz., padengti titano dioksido (TiO₂) sluoksneliu) tamsoje pasidengia paslaptingu molekulių sluoksniu kontaktuodami su oru ir vandeniu.

„Šį klausimą tyrė keturios laboratorijos visame pasaulyje ir visos jos siūlė skirtingus paaiškinimus“, – sakė Vienos technologijų universiteto chemikė ir tyrimo bendraautorė Ulrike Diebold.

Švara dienos šviesoje

Kai TiO₂ padengti paviršiai yra veikiami ultravioletine šviesa, jie reaguoja „suvalgydami“ bet kokius su jais besiliečiančius organinius junginius, aiškina U. Diebold. Todėl tokie paviršiai pasižymi iškart keliomis naudingomis savybėmis. Pavyzdžiui, veidrodžiai su TiO₂ danga neapgaruos net pirtyje.

Bet tokius padengtus daiktus pakanka kurį laiką palaikyti tamsoje ir jie pasidengia kažkokiu paslaptingu purvu, aiškina chemikė.

Dažniausiai pateikiami tokio reiškinio paaiškinimai, kuriuose tvirtinama, jog vyksta kažkokia cheminė reakcija su ore esančiais garais. Tačiau U.Diebold su kolegomis bandė sulaukti tokios reakcijos su savo išgautu ultragryno vandens lašu ir galų gale įrodė, jog teršalų plėvelė ant savaime nusivalančių paviršių atsiranda tikrai ne vien dėl vandens poveikio.

O šio lašo kūrimas buvo ganėtinai sudėtingas darbas. Mat vanduo labai lengvai užsiteršia įvairių kitų medžiagų pėdsakais – pavyzdžiui, jame nesunkiai tirpsta aplinkos dujos ir net indo, kuriame laikomas vanduo, molekulės – todėl idealiai švarus vanduo tiesiog neegzistuoja.

Siekiant kiek įmanoma labiau priartėti prie vandens švaros idealo, U. Diebold su kolegomis sukūrė specializuotą įrenginį, kuris padėjo išvalyti skystį iki kraštutinumo.

Vienoje šio įrenginio kameroje palaikomas vakuumas, prie kameros lubų prikabintas „pirštas“, ataušintas iki -140 ºC temperatūros. Tuomet per angelę iš gretimos kameros į vakuumą būdavo įleidžiama šiek tiek išgryninto vandens, kuris suformuodavo varveklį „piršto“ apačioje. Vėliau mokslininkai leido šiam „pirštui“ atšilti, o varvekliui ištirpti taip, kad jis nulašėtų tiesiai ant TiO₂ padengto paviršiaus – dėl itin mažo aplinkos slėgio šis lašas labai greitai išgaruodavo. Po to mokslininkai ant tiriamojo paviršiaus nesugebėdavo rasti jokių molekulinės taršos plėvelės pėdsakų.

„Šiuo atveju esminis tyrimo elementas buvo tas, jog nei titano dioksidas, nei vanduo iki tol nebuvo paveikti vandeniu“, – aiškino tyrėja.

Vėlesni mikroskopiniai ir spektroskopiniai titano dioksido dangos tyrimai parodė, kad plėvelė susidaro visai ne iš vandens ar su vandeniu susijusių junginių: paviršiuje buvo acto ir skruzdžių rūgšties. Ir vienas, ir kitas junginys yra augalų augimo šalutiniai produktai. Ore jų molekulių galima aptikti tik labai mažais kiekiais. Tačiau panašu, kad net ir to labai mažo kiekio ore pakanka savaime nusivalantiems paviršiams apdergti.

Išsamiau su tyrimo medžiaga galima susipažinti čia.