Të kthesh ujin në akull duket një procedurë shumë e lehtë. Mjafton ta vendosim atë në ngrirje dhe përftojmë menjëherë kuba akulli.

Nëse do të analizonit strukturën e kristaleve të akullit, do të shihni se molekulat e ujit janë rregulluar në struktura të rregullta 3-dimensionale.

Në ujë, në të kundërt, molekulat janë të paorganizuara, gjë që është arsyeja përse uji rrjedh.

Ujë qelqor

Të udhëhequr nga Profesorët Raffaele Mezzenga dhe Ehud Landau, një grup fizikanësh dhe kimistësh nga ETH Zyrih dhe Universiteti i Cyrihut kanë identifikuar një mënyrë të pazakontë për të parandaluar që uji të formojë kristale akulli, kështu që edhe në temperatura ekstreme nën zero i ruan karakteristikat amorfe të një lëngu.

Në hapin e parë, studiuesit hartuan dhe sintetizuan një klasë të re të lipideve (molekulave yndyrore) për të krijuar një formë të re të substancës biologjike "të butë" të njohur si një mesofazë (gjendja e ndërmjetme mes ujit dhe akullit)  lipidike (yndyra të patretshme në ujë).

Në këtë material, lipidet vetë-mblidhen dhe grumbullohen për të formuar membranat, duke u sjellë në mënyrë të ngjashme me molekulat natyrale të yndyrës.

Këto membrana pastaj miratojnë një marrëveshje uniforme për të formuar një rrjet të kanaleve të lidhura që matin më pak se një nanometer në diametër.

Nuk ka hapësirë për kristalet e ujit

Çfarë është kaq e veçantë për këtë strukturë është se ndryshe nga një enë me kuba akulli nuk ka vend në kanalet e ngushta për ujin për të formuar kristale akulli, kështu që mbetet e çrregullt edhe në temperatura ekstreme nën zero.

Duke përdorur heliumin e lëngët, studiuesit ishin në gjendje të ftohnin një mesofazë lipidike të përbërë nga një mono acilglicerol të modifikuar kimikisht në një temperaturë të ulët deri në minus 263 gradë Celsius, e cila është vetëm 10 gradë mbi temperaturën absolute zero dhe akoma nuk formohen kristale akulli.

Në këtë temperaturë, uji u bë "qelqor", pasi studiuesit ishin në gjendje të demonstronin dhe konfirmonin në një simulim. Studimi i tyre për këtë sjellje të pazakontë të ujit kur u kufizua brenda një mesofaze lipidike u botua kohët e fundit në revistën Nanoteknologjia e Natyrës.

"Faktori kryesor është raporti i lipideve me ujë”, shpjegon Profesor Raffaele Mezze nga Laboratori i Ushqimit dhe Materiale Soft në ETH Zyrih.

Prandaj, është përmbajtja e ujit në përzierje që përcakton temperaturat në të cilat ndryshon gjeometria e mesofazës. Nëse, për shembull, përzierja përmban 12 për qind të ujit sipas volumit, struktura e mesofazës do të kalojë në rreth 15 gradë Celsius nga një labirint kub në një strukturë të lëngshme.

Anti-ngrirës natyral për bakteret

"Ajo që e bën zhvillimin e këtyre lipideve kaq të ndërlikuar është sinteza dhe pastrimi i tyre", thotë Ehud Landau, profesor i kimisë në Universitetin e Zyrihut.

Ai shpjegon se kjo është për shkak se molekulat lipidike kanë dy pjesë; një që është hidrofobike (hidhet nga uji) dhe ai që është hidrofilike (tërheq ujë). Biomateriali i butë i formuar nga membranat lipidike dhe uji ka një strukturë komplekse që minimizon kontaktin e ujit me pjesët hidrofobike dhe maksimizon ndërfaqen e saj me pjesët hidrofilike.

Studiuesit modeluan klasën e re të lipideve në membranat e baktereve të caktuara. Këto baktere gjithashtu prodhojnë një klasë të veçantë të lipideve vetë-grumbulluese që natyrisht mund të kufizojnë ujin në brendësi të tyre, duke u mundësuar mikroorganizmave të mbijetojnë në mjedise shumë të ftohta.

"Në procesin e ngrirjes normale, kur kristalet e akullit formojnë ato zakonisht dëmtojnë dhe shkatërrojnë membranat dhe biomolekulat e rëndësishme, të cilat na pengojnë të përcaktojnë strukturën dhe funksionin e tyre kur ndërveprojnë me membranat lipide", thotë Mezzenga.

Por jo me mesofazin e ri, i cili nuk është destruktiv dhe ruan molekula të tilla në gjendjen e tyre origjinale dhe në praninë e bllokut tjetër të rëndësishëm të jetës, që janë lipidet.

Modeli tre-dimensional i substancës lipide në mesofazë: Ky motiv përsëritet rregullisht në material.
Kreditet: Copyright ETH Zyrih

Marrë nga: sciencedaily.com- Përgatiti F.H, SYRI.net