http://www.physorg.com/news110191847.html
By Lisa Zyga
September 28, 2007
雖然它是地球上最重要與最充足的化學化合物之一,水對於科學家來說,仍是個「謎」。有很多研究都是要揭開水在 H2O 尺度之外的結構,這被認為是水有這麼多獨特特性的緣故。然而,這種結構的本質(由氫鍵所主宰),目前仍是未知。
"水毫無疑問是世上最重要的化學物質," Elmar Fuchs 以及來自於奧地利 Graz 科技大學的同僚在最近一向研究中解釋。"水與電場的交互作用近幾年來熱切地被探索著。我們報告液態水暴露在直流電電場時,另一種不尋常的效應:「漂浮水橋」。"
當暴露在高壓電場中,二個燒杯中的水會「爬」出燒杯,然後橫跨二個燒杯之間的空隙彼此相會,形成一座水橋。這個液態橋樑,會盤旋在空中,在人眼之前公然反抗重力。
在研究這種現象時,科學家發現水正從一個燒杯被傳送到另一個,通常是從正極燒杯到負極燒杯。這種圓柱形的水橋,直徑約 1 - 3 mm,當兩燒杯距離拉開至 25 mm 時,依然完整無缺。
為何水會以這種方式作用,仍令人十分驚訝,Fuchs 說。不過該小組的分析顯示,其中的解釋或許就在水結構的本質中。起先,橋樑因水表面的電荷改變而形成。電場接著集中(concentrates)內部的水,排列水分子以形成高度規律的微結構(microstructure)。這個微結構會保持穩定,持續進行架橋互動。
科學家在觀察到水在燒杯邊緣與水橋中央之間的密度改變後,得到這個微結構假說。像水分子那樣排列所構成的微結構,能具有類似的密度變化。
在他們的實驗中,科學家亦發現燒杯內產生高頻振盪,而且他們使用高速攝影機與視覺化系統後,亦觀察到相符的內部結構。
不像緩慢許多的表面波,這些高頻振盪被非由表面張力所引起。相反的,科學家預料這種振盪結構,是因所施加電壓本身的波動起伏而觸發。
研究者注意到內部結構具有一種模式:每次實驗中,會以單一內部結構開始,在操作幾分鐘後,那接著會衰退(decay)成額外的結構。該小組認為,這種衰退不是因為塵埃污染,就或水橋在電場中溫度增加所致。當水溫從 攝氏 20 度增加到超過 60 度時 -- 這花了 45 分鐘 -- 水橋就塌陷了。
科學家解釋,這種不尋常的漂浮水橋作用,以及他們在水與電場的互動中所觀察到的微結構,可能是水結構之謎當中的另一部份。該小組表示,他們目前正在研究,高度規律的微結構如何解釋水橋中的密度改變,結果將出現在未來的刊物中。
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