Хіміки виявляють, що мікрокапельки води спонтанно виробляють перекис водню

Вода є скрізь на Землі, але, можливо, це просто дає їй більше місця, щоб приховати свої таємниці. Його останній сюрприз, як повідомляють дослідники Стенфорду 26 серпня в «Трудах Національної академії наук», полягає в тому, що мікроскопічні крапельки води спонтанно виробляють перекис водню.

Відкриття може прокласти шлях до більш екологічних способів отримання молекули, звичайного відбілюючого агента та дезінфікуючого засобу, вважає Річард Заре, професор природничих наук Маргарити Блейк Уілбур та професор хімії в Стенфордській гуманітарній школі.

"Вода є одним з найбільш часто зустрічаються матеріалів, і її вивчали роками і роками, і ви могли б подумати, що про цю молекулу більше нічого не можна було дізнатись. Але ось ще один сюрприз", - сказав Заре, який також є членом Stanford Bio-X.

Відкриття було зроблено випадково, коли Заре і його лабораторія вивчали новий, більш ефективний спосіб створення наноструктур золота в крихітних крапельках води, відомих як мікрокапельки. Щоб зробити ці структури, команда додала додаткову молекулу, яка називається відновником. В якості контрольного тесту Заре запропонував подивитися, чи зможуть вони створити золоті наноструктури без відновника. Теоретично це мало бути неможливим, але все одно це спрацювало - натякаючи на ще не розкриту особливість хімії мікрокапель.

Зрештою команда простежила ці результати за наявністю молекули, званої гідроксилом, - єдиного атома водню в парі з атомом кисню, - який також може діяти як відновник. Цей настільки ж несподіваний результат змусив Кетрін Уокер, на той час аспірантку в лабораторії Заре, задуматися, чи присутня також пероксид водню - молекула з двома атомами водню і двома киснем.

Щоб з’ясувати це, Заре, Волкер, науковий співробітник Дже Кю Лі та його колеги провели низку тестів, найпростіший з яких включав розпорошення нібито чистої води мікрокапельки на оброблену поверхню, щоб вона посиніла у присутності перекису водню - і посиніло. Додаткові випробування підтвердили, що мікрокапельки води спонтанно утворюють перекис водню, менші мікрокапельки виробляють більш високі концентрації молекули і що перекис водню не втрачається, коли мікрокапельки рекомбінуються в об'ємну воду.

Дослідники виключили низку можливих пояснень, перш ніж дійти до того, що, на їх думку, є найбільш вірогідним поясненням присутності перекису водню. Вони припускають, що сильне електричне поле поблизу поверхні мікрокапель води у повітрі викликає молекули гідроксилу, що зв’язуються з перекисом водню.

Незважаючи на те, що результати є деякою цікавістю для базової науки, сказав Заре, вони можуть мати важливі практичні наслідки. Перекис водню є важливою комерційною та промисловою хімічною речовиною, яка найчастіше виробляється шляхом екологічно несприятливого процесу. Нове відкриття може допомогти зробити ці методи більш зеленими, сказав Заре, і це може призвести до більш простих способів дезінфекції поверхонь - простого розбризкування мікрокрапельок води на стіл або підлогу може бути достатньо для його очищення.

"Я думаю, що це може бути однією з найважливіших речей, які я коли-небудь робив", - сказав Заре.