科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞
美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校和意大利羅馬大學(xué)的科學(xué)家，借助超級(jí)計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大模擬能力，發(fā)現(xiàn)液態(tài)水在特定的高壓和低溫下，會(huì)展示出高密度和低密度兩種不同的液相。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然·物理學(xué)》雜志。
大多數(shù)液體都是均質(zhì)的，它們一起流動(dòng)，無(wú)法將兩個(gè)液體分子區(qū)別開(kāi)來(lái)。水在大多數(shù)情況下也是如此。然而在1992年，科學(xué)家提出一個(gè)理論：在一定的溫度和壓力下，液態(tài)水會(huì)達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn)。在這一臨界點(diǎn)上，它將不再是均勻的。
1992年的模擬很粗糙，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，科學(xué)家能做出更詳細(xì)、更準(zhǔn)確的模擬。在最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和算法，創(chuàng)建出了與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果高度吻合的水分子模型。
他們?cè)诔?jí)計(jì)算機(jī)上對(duì)這些模型進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)兩年的模擬。結(jié)果顯示，在-75.1℃和1250倍大氣壓這一臨界點(diǎn)上，液態(tài)水自動(dòng)分離成高密度和低密度兩種狀態(tài)。
研究團(tuán)隊(duì)表示，最新研究為人們長(zhǎng)期懷疑但從未直接觀察到的現(xiàn)象提供了迄今最準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，他們希望這一成果可被用于日常溫度和壓力下，設(shè)計(jì)出與水具有類似特征的合成液體。這種能從低密度向高密度轉(zhuǎn)變的液體，行為與多孔海綿相似，可用于捕獲污染物或幫助水脫鹽。
研究團(tuán)隊(duì)坦言，目前在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)上述條件，創(chuàng)造出液態(tài)水的這種分離狀態(tài)，仍面臨極大挑戰(zhàn)。不過(guò)，納米液滴技術(shù)提供了一條有效途徑，它可產(chǎn)生微小水滴，并通過(guò)表面張力產(chǎn)生高內(nèi)壓，為通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一現(xiàn)象帶來(lái)了希望。
