Ученые обнаружили нанокластеры в сверхкритических жидкостях

Южнокорейские ученые экспериментально доказали, что сверхкритические жидкости, которые ранее считались однородными, содержат наноразмерные «жидкие кластеры», сохраняющиеся до одного часа.

Схематическое изображение нанокластеров (красные) в сверхкритической жидкости и соответствующие сигналы рассеяния нейтронного пучка. Автор: POSTECH

Исследовательская группа под руководством профессора Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) Гунсу Юна использовала метод малоуглового рассеяния нейтронов для изучения сверхкритического состояния криптона. Ученые сжали газ криптон под высоким давлением и наблюдали за изменениями в режиме реального времени.

Эксперимент выявил наличие кластеров средним размером 1,3 нанометра с жидкообразными свойствами — примерно соответствующих скоплениям из 30 атомов криптона. Эти образования сохранялись более часа перед исчезновением.

«Это экспериментальное подтверждение фазового разделения наноразмерных жидкообразных кластеров в неравновесных сверхкритических жидкостях, которое впервые было предположено несколько лет назад», — заявил профессор Юн.

Открытие опровергает преобладающее представление о сверхкритических жидкостях как об исключительно однородной фазе и впервые демонстрирует, что в динамических средах могут возникать явления фазового разделения.

Результаты исследования имеют важное значение для различных отраслей промышленности, включая очистку полупроводников, фармацевтическое производство, пищевую промышленность, тепловые системы электростанций и разработку ракетных двигателей. Кроме того, полученные данные могут помочь объяснить аналогичные fluid-явления в естественных экстремальных условиях, таких как сверхкритическая атмосфера Венеры или высокотемпературные флюиды в земной коре.

Исследование опубликовано в журнале Communications Physics.