ทุกคนรู้ว่าน้ำมีไฟฟ้า - โดยเฉพาะผู้ที่ตกใจในระหว่างอาบน้ำพร้อมฝักบัวไฟฟ้าเป็นต้น อย่างไรก็ตามน่าประหลาดใจที่การพิจารณาน้ำเป็นหนึ่งในสารที่มีมากที่สุดในโลกไม่มีใครเข้าใจคุณสมบัติของมัน

ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนำกระแสไฟฟ้าหรือที่เรียกว่ากลไก Grotthuss นั้นค่อนข้างง่าย: โดยทั่วไปน้ำสามารถถ่ายโอนโปรตอนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่งผ่านอะตอมออกซิเจน (คุณสามารถเห็นกลไกการทำงานในภาพด้านล่าง) แต่รายละเอียดว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรมีนักวิทยาศาสตร์สนใจมานานกว่า 200 ปี!

การทำงานของเครื่องยนต์ Grotthuss

ความลึกลับคลี่คลาย

ตามการแจ้งเตือนทางวิทยาศาสตร์ของ Fiona MacDonald ผู้ที่ยุติความลึกลับคือกลุ่มนักวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์วิชาเคมีที่มหาวิทยาลัยเยล นักวิทยาศาสตร์สามารถ - เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ - เพื่อบันทึกการถ่ายโอนของอนุภาคระหว่างโมเลกุลของน้ำผ่านสเปกโทรสโกเทคนิคที่นักวิจัยใช้รังสีแสงเพื่อสังเกตพฤติกรรมของโครงสร้างเหล่านี้

นักวิทยาศาสตร์สังเกตการถ่ายโอนโปรตอนเป็นครั้งแรก

นักวิจัยพยายามหยุดกระบวนการที่โปรตอนถูกถ่ายโอนและจับภาพเป็นชุด ตามที่ฟิโอน่านักวิทยาศาสตร์ได้แช่แข็งโมเลกุลของน้ำหนัก (หรือดิวเทอเรียมออกไซด์) ไว้ใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์และดูกลไกเกิดขึ้นราวกับว่าทุกอย่างเคลื่อนที่ช้า

การสังเกตอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์ติดตามลำดับของการเปลี่ยนรูปโครงสร้างที่เกิดขึ้นระหว่างการถ่ายโอนโปรตอนและความรู้ใหม่นี้อาจนำไปสู่ความเข้าใจที่มากขึ้นของการนำน้ำ - กระบวนการที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดของเราและสำหรับปฏิกิริยาทางเคมีนับไม่ถ้วน โลก

การนำไฟฟ้าของน้ำเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตบนโลกและการศึกษาสามารถช่วยให้เราเข้าใจจักรวาลรอบตัวเราได้ดีขึ้น

นักวิจัยอธิบายเพิ่มเติมว่าการทำความเข้าใจว่ากระบวนการนี้ทำงานอย่างไรอาจช่วยชี้แจงประเด็นอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของน้ำเช่นความสามารถในการแช่แข็งที่จุดเดือดเมื่อถูกกักตัวไว้ในท่อนาโนคาร์บอนหรือทำไมพื้นผิวจึงยาวขึ้น หรือเป็นกรดน้อยกว่าปริมาณที่เหลือ

ทีมนักวิทยาศาสตร์จะทำการทดลองต่อไปโดยใช้โมเลกุลของน้ำและสารอื่น ๆ มากขึ้นเพื่อดูว่าพวกเขานำอะไรที่น่าประหลาดใจ อย่างไรก็ตามสิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือการวิจัยประเภทนี้สามารถช่วยให้เราเข้าใจจักรวาลที่เราอาศัยอยู่ได้ดีขึ้น

***

โปรดจำไว้ว่าน้ำเพื่อนำไฟฟ้าจะต้องมีอนุภาคบางอย่างเช่นตะกอนหรือแร่ธาตุที่ทำให้โมเลกุลไอออไนซ์ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ เมื่อบริสุทธิ์อย่างสมบูรณ์มันจะไม่นำไฟฟ้าได้อย่างแม่นยำเนื่องจากการขาดอนุภาคฟรี