И только в последнее время с появлением приборов и технологий, позволяющих изучать вещество на уровне нанотехнологий, многое начинает проясняться. Вспомните, что молекула воды — не просто шарик. В ней два атома водорода прикреплены к атому кислорода под углом 105 градусов. Из-за несимметричного расположения электрических зарядов она имеет ещё и полюса — одна сторона заряжена положительно, а другая — отрицательно. Такая структура молекулы в физике называется диполем. Сама молекула воды очень устойчива. А друг относительно друга они из-за сложной формы и наличия электрического заряда могут располагаться по-разному.
Все сложные вещества упорядочиваются в наиболее выгодные с энергетической точки зрения структуры. Они зафиксированы и известны в твёрдых телах, где связи между отдельными молекулами сильны. В жидкой же фазе, со слабыми связями между отдельными молекулами, любые внешние воздействия могут перестраивать их относительно друг друга. Тогда они могут находить не самые энергетически выгодные, но относительно устойчивые комбинации. Такие группы молекул называются кластерами.
Взаимное расположение молекул воды в кластерах хранит информацию о внешнем воздействии, приведшем к его образованию. Кластеры разной структуры, в зависимости от глубины локальной энергетической выгоды их образования, могут сохраняться надолго или быстро разрушиться. Если следующее воздействие окажется энергетически сильнее связей внутри кластера, то старый кластер разрушается и образуется новый. В различных взаимных зафиксированных расположениях групп молекул и заключается память воды.
Размеры этих кластеров — примерно одна миллиардная доля метра. И их структуры теперь можно изучать нанометодами.
С точки зрения физики, в записи информации группами дипольных молекул нет ничего нового. Вспомните магнитофоны и жёсткие диски компьютеров. Там магнитная головка в соответствии с подаваемой на неё информацией упорядочивала не электрические, а магнитные диполи на тонкой магнитной плёнке. И эту запись потом можно было считать с помощью такой же головки. Нанотехнологии позволили резко уменьшить размеры головок, и они стали воздействовать на гораздо меньшие группы магнитных диполей, что намного увеличило плотность записей и ёмкость запоминающих устройств. За открытие, привёдшее к созданию таких наноголовок, Альбер Фер и Петер Грюнберг получили в 2007 году Нобелевскую премию по физике.
А вода, в отличие от плоских магнитных плёнок, имеет объёмную структуру. И может хранить (и хранит) гораздо больше информации. Сейчас учёные с помощью нанотехнологий делают только первые шаги в изучении памяти воды. Открывается целое новое научное направление. И Нобелевские премии здесь ещё впереди!
Говоря о модели структурированной воды, следует подчеркнуть, что ещё в 1993 году американский химик Кен Джордан предложил свои варианты устойчивых “квантов воды”, которые состоят из 6 её молекул [Tsai & Jordan, 1993]. Эти кластеры могут объединяться друг с другом и со “свободными” молекулами воды за счет экспонированных на их поверхности водородных связей. Интересной особенностью этой модели является то, что из нее автоматически следует, что свободно растущие кристаллы воды, хорошо известные нам снежинки, должны обладать 6-лучевой симметрией.
В 2002 году группе д-ра Хэд-Гордона методом рентгеноструктурного анализа с помощью сверхмощного рентгеновского источника Advanced Light Source (ALS) удалось показать, что молекулы воды способны за счет водородных связей образовывать структуры -
0 Ответить