Почему алмазы холодные? Исследование показало, что на поверхности алмаза в нормальных условиях формируется тонкий слой воды с «ледяными» свойствами, влияющий на межфазные процессы.
Новое исследование показало, что вода на поверхности алмаза может формировать нанослой, похожий на лед, который устойчив даже при комнатной температуре. Ученые из Китая использовали уникальные дефекты алмазной решетки — так называемые центры азот-вакансий (NV-centers), где атомы азота выборочно замещают атомы углерода в кристаллической решетке — как квантовые сенсоры для исследования поведения молекул на границе между твердой поверхностью и окружающей средой.
Работа опубликована в издании Physical Review Letters. Это престижный международный научный журнал, публикующий краткие, но информативные отчеты о фундаментальных исследованиях в области физики.
Центры азот-вакансий поддерживают чувствительность к магнитным сигналам от поверхностных молекул и позволили команде различить содержание воды и органических примесей на поверхность. Исследователи разработали специальный метод анализа магнитно-резонансных спектров с использованием разных изотопных соотношений, что дало возможность оценить количество и динамику взаимодействующих молекул.
Жесткость воды и конкуренция молекул
Ключевым открытием стало то, что вода на алмазе образует очень жесткую, «ледоподобную» структуру, закрепленную за счет так называемых «ненасыщенных связей» — электронных узлов на поверхности, которые выступают в роли реактивных точек адсорбции. Эти связи удерживают молекулы воды так плотно, что их поведение напоминает твердую фазу, хотя температура остается близкой к комнатной.
Источник: hi-tech.mail.ru