Поиск - новости науки и техники

Загадки простоты. Свойства воды привлекают внимание ученых разных специальностей

14.12.2019

«Чистой воды, считают ученые, вообще не бывает», – сообщил «Поиску» кандидат физико-математических наук Владимир ПУСТОВОЙ.

Заведующий отделом Института общей физики РАН им. А.М.Прохорова, как и в прошлом году, он возглавлял оргкомитет конференции «Физика водных растворов», проходившей недавно в здании Президиума РАН.

– Отличались ли эти встречи?

– Отличия были. И значительные. Первая конференция прошла за один день и собрала порядка 70 участников. На второй присутствовали около 130 физиков, химиков, биофизиков из почти 30 академических институтов. Работали два дня, разбившись на пять секций, и рассмотрели несколько десятков узкоспециализированных и междисциплинарных тем.

– Почему именно ваш институт стал организатором конференций по проблемам воды?

– Изучением свойств водных растворов, особенно при взаимодействии с ними лазерного излучения, сотрудники ИОФ РАН занимаются не одно десятилетие. Наш коллектив разработал немало исследовательских методик, касающихся определения примесей. В основном способом спектрального анализа, а также различными химическими и электрофизическими методами. Особо отмечу созданный в институте масс-спектроскопический способ исследования жидких сред. Поэтому ученых, представляющих различные области знания, не удивило, что конференцию «Физика водных растворов», инициированную академиком-секретарем Отделения физических наук РАН И.Щербаковым, проводят в основном сотрудники ИОФ РАН. К тому же институт решает конкретные задачи. Совместно со специалистами сельского хозяйства наши ученые изучают свойства воды, в частности, такую важную проблему, как ее биологическая энергия, прямо влияющая на всхожесть семян. Для этого наши специалисты с помощью аргоновой плазмы повышают активность воды, генерируя в ней пероксид водорода определенной концентрации.

– Примеси, наверное, бывают вредные и полезные?

– Конечно. Но для физиков, честно говоря, главное не это. Важно с высокой точностью их выявить, определить свойства, измерить концентрацию. Только тогда мы понимаем, что от них можно ожидать. От этого зависит результат работы химиков-технологов, фармацевтов, медиков. Особо выделю проблему чистоты, она в значительной степени влияет на микроэлектронику – самой чистой водой отмывают кремниевые пластины. Сейчас, когда отрасль работает с элементами нанометрового размера, даже мельчайшие примеси приводят к браку.

– Какова главная цель конференций?

– Понять, отчего зависит структура воды. Ведь до сих пор нет ее общепризнанной модели. Этот вопрос активно обсуждался на конференции. Особенно запомнился теоретический доклад о моделях водородных связей, определяющих ее структуру. Хотя интерес к изучению воды у людей был всегда, целенаправленное исследование ее началось в XIX веке с появлением более совершенных средств измерения.

– Неужели вода – такая большая загадка?

– Выходит, что да. Вода доступна нам, едва ли не как воздух, что создает иллюзию простоты ее изучения и этим привлекает, мягко говоря, неподготовленных исследователей. Поэтому вокруг нее возникает немало спекуляций и домыслов. И нам, уверен, необходимо на них реагировать. Это – еще одна из задач конференции: находить объяснения, не противоречащие фундаментальным основам физики.

– Обсуждения привнесли что-то новое?

– Мы рассмотрели несколько важных фундаментальных тем. Во-первых, количество разбавлений воды и ее концентрация – вещи разные. Можно многократно разбавлять воду в стакане, но присутствие газов или примесей со стенок не уменьшится. Во-вторых, свойства растворов с переменой плотности активного вещества изменяются нелинейно. Существует концентрация (и она может быть малой), при которой активность раствора максимальна. И третье: было показано, что даже при очень сильных разбавлениях в растворе присутствуют наночастицы. Природа их различна. Это могут быть нанопузырьки газа или кремниевые наночастицы, органические ассоциаты и т. п. Наличие таких образований в воде может значительно менять ее свойства. Например, физические – электропроводность, вязкость, поверхностное натяжение – влияют и на ее биологическую активность. Также отмечу, что свойства и состав воды сильно зависят от внешнего воздействия. Оно может быть лазерным, электромагнитным, радиационным, механическим и др. И все это надо учитывать. На конференции было представлено несколько докладов, показывающих, что, например, вибрационное воздействие на водные растворы приводит к существенному изменению их состава и, соответственно, свойств.

– Как к этим явлениям относятся специалисты?

– С интересом. Вроде бы все очевидно, однако пока эти явления не будут исследованы, их применение затруднено. В то же время чистая вода или водные растворы сверхмалой концентрации, как уже говорилось, широко применяются. На мой взгляд, определенный стимул к изучению свойств воды дали публикации Комиссии по борьбе с лженаукой, в которых критиковались результаты некоторых исследований водных растворов. И наша задача – дать научно обоснованный ответ на поднятые в них проблемы.

– Не «вытекают» ли из ваших фундаментальных исследований практические приложения?

– Вода – уникальный растворитель. И в самых совершенных технологиях малейшие изменения ее свойств могут иметь нежелательные последствия. В химии, биологии, фармацевтике, пищевой промышленности многие процессы зависят от свойств воды. Поэтому чем больше мы будем о ней знать, тем легче с ней работать, тем выше результат освоения новых технологий.

– Ваши планы на будущее?

– На круглом столе, завершавшем работу конференции, организаторы единогласно решили в следующем году провести очередную встречу. Хотим получить ответы на многие поднятые сегодня вопросы.

Юрий ДРИЗЕ

Нет комментариев