오카야마 대학의 마츠모토 마사카즈 준 교수들은 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 과냉각된 물의 미세 구조를 세계 최초로 해명했습니다.이 상태에서 물분자는 어떻게 되어 있는가는 오랜 수수께끼로 여겨졌지만, 해명에 크게 접근한 것이 됩니다.
지구상에서 물은 매우 흔한 물질이지만, 화학적인 관점에서는 그 특징은 매우 이상하다고 할 수 있습니다.예를 들어 대부분의 물질은 냉각하면 체적이 수축되지만 4℃ 이하의 물은 냉각하면 팽창하여 밀도가 저하됩니다.액체 상태의 물 속에서 분자는 배치도 방향도 랜덤하게 되어 있는데 반해, 얼음 상태에서는 배치가 고정되어 정해진 방향을 향하기 위해 분자 사이에 틈이 생기기 때문입니다.또, 물은 통상 0℃가 되면 얼기 시작하지만, 그 이하에서도 동결하지 않는 과냉각이라는 상태도 존재합니다.과냉각 상태에서도 물은 팽창을 계속하지만 분자가 어떻게되어있는지는 오랜 수수께끼가되고 있습니다.이 상태에서는 통상의 액체의 물과 얼음의 중간의 밀도를 가지기 때문에, 얼음을 닮은 분자의 배열이 되어 있는 것이 아닐까 생각되고 있었습니다.한편 액체와 고체가 완전히 같은 상태라고 생각하기 어려운 것입니다.
그룹은 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 과냉각수에서 분자가 어떤 상태에 있는지를 분석했습니다.그 결과 일부 분자가 집합하여 덩어리를 형성함으로써 밀도를 저하시키고, 덩어리가 자유롭게 운동함으로써 액체로서의 유동성을 유지한 상태가 되어 있는 것을 밝혀냈습니다.이것은 시뮬레이션상의 결과이기 때문에, 실험에 의해 이러한 물 분자의 덩어리가 실제로 관측되는 것을 기대하고 있습니다.
물은 그 성질이 잘 알고 있을까 생각했는데, 이상이라고도 할 수 있는 많은 성질을 의외로 모르는 것 투성이의 물질입니다.물을 이용하여 살아온 생명은 물의 이상성을 이용하여 살아 왔습니다.미해명의 생명의 신비에는 물의 수수께끼에서 유래하는 것도 많을지도 모릅니다.물의 이해는 생명의 이해로 이어질 것입니다.
