ค้นพบน้ำไม่กลายเป็นน้ำแข็ง แม้อุณหภูมิเฉียดใกล้ศูนย์สัมบูรณ์

น้ำธรรมดาที่ไม่มีวันจับตัวเป็นก้อนน้ำแข็ง แม้อุณหภูมิจะลดต่ำลงกว่าจุดเยือกแข็งอย่างมากนั้น ไม่ใช่เรื่องแปลกประหลาดอีกต่อไป โดยล่าสุดทีมนักวิทยาศาสตร์จากสวิตเซอร์แลนด์ สามารถคิดค้นวิธีการทำให้น้ำไม่กลายสภาพไปเป็นน้ำแข็ง แม้จะมีความเย็นระดับยิ่งยวดที่อุณหภูมิ -263 องศาเซลเซียส (10 เคลวิน) ก็ตาม

เมื่อปีที่แล้วทีมนักวิทยาศาสตร์จากสวีเดน สามารถทำให้น้ำที่มีความเย็นยิ่งยวดคงสภาพเป็นของเหลวอยู่ได้ที่อุณหภูมิต่ำสุดถึง -45 องศาเซลเซียส แต่ในปีนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยี ETH ในเมืองซูริกของสวิตเซอร์แลนด์ สามารถทำลายสถิตินี้ลงได้ โดยใช้เทคนิคทำให้โมเลกุลของน้ำไม่สามารถจะก่อตัวขึ้นเป็นผลึกน้ำแข็ง แม้จะมีอุณหภูมิสูงกว่าระดับศูนย์สัมบูรณ์ (0 เคลวิน) เพียงเล็กน้อย

ทั้งนี้ อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ (Absolute zero) คืออุณหภูมิในทางทฤษฎีที่อนุภาคทุกชนิดหยุดการสั่นหรือเคลื่อนไหวอย่างสิ้นเชิง แต่ในทางปฏิบัตินักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถสร้างสภาพศูนย์สัมบูรณ์นี้ขึ้นมาได้จริง

ทีมนักวิทยาศาสตร์ของสวิตเซอร์แลนด์รายงานการค้นพบข้างต้นในวารสาร Nature Nanotechnology โดยระบุว่าได้ทำให้น้ำอยู่ในภาวะอสัณฐาน (Amorphous) คือเป็นสสารที่โมเลกุลไม่มีแบบแผนการจัดเรียงตัวอย่างแน่นอน จึงไม่สามารถจะเกิดการจับตัวเป็นผลึก (Crystallization) ขึ้นได้ ซึ่งหากโมเลกุลของน้ำอยู่ในภาวะนี้ก็จะไม่สามารถจะก่อตัวขึ้นเป็นผลึกน้ำแข็งได้เช่นกัน

มีการสังเคราะห์โมเลกุลไขมันชนิดหนึ่งที่เรียกว่า Lipidic mesophase ขึ้นมาใช้ในการนี้โดยเฉพาะ ซึ่งโครงสร้างของโมเลกุลไขมันนี้จะมีลักษณะเป็นเยื่อบางที่มีโพรงขนาดเล็กระดับนาโนเมตรอยู่ภายใน โดยโพรงดังกล่าวจะทำหน้าที่ดักและแยกกักเก็บโมเลกุลน้ำไว้ในที่แคบ จนไม่สามารถจะก่อตัวประสานกันเป็นผลึกน้ำแข็งเมื่ออุณหภูมิลดต่ำลงมากได้ ส่วนโครงสร้างของโมเลกุลไขมันเองนั้นก็จะไม่แข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำเช่นกัน

คุณสมบัติของไขมันดังกล่าวที่ช่วยให้น้ำไม่กลายเป็นน้ำแข็ง อาจนำมาประยุกต์ใช้ในการเก็บรักษาสารชีวภาพอื่น ๆ ไม่ให้เสื่อมสภาพในภาวะอุณหภูมิต่ำ เช่นช่วยรักษาสภาพของโปรตีนหลายชนิดที่มีประโยชน์ในทางการแพทย์ หรืออาจนำเทคนิคนี้ไปใช้ศึกษาทดลองเกี่ยวกับโครงสร้างระดับโมเลกุลของสารต่าง ๆ ในภาวะอุณหภูมิต่ำได้