Физики и химики хорошо знакомы со свойствами масла и воды. Два эти вещества не могут смешиваться в обычных условиях. Однако при определенных условиях они все же могут быть смешаны. Для этого важным является выполнение одного условия – капельки масла должны быть диспергированы в нейтральной воде, а их размер не должен превышать 1-го микрона. Полученные эмульсии, содержащие капли масла в воде, могут сохранять свои свойства от нескольких недель до нескольких месяцев. Этот феномен не дает покоя ученым несколько десятилетий.
Вопрос кажется невероятно интересным и для науки и для практики. И исследователи двух научных центров решили тщательно разобраться с ним, найти точный и научно обоснованный ответ. Обычными средствами наблюдений сложно было решить проблему и ученым пришлось применить новую оптическую технологию. Только благодаря ей был выяснен удивительный механизм смешивания этих двух в принципе несмешиваемых веществ. Разгадка заключается в распределении электрического заряда на границе их раздела.
Действительно, наливая масло в воду, практически невозможно получить стабильную эмульсию. Картина кардинально меняется, как только на смесь начать воздействовать ультразвуком – эмульсия становится стабильной. При этом было замечено, что капли масла движутся в сторону положительного полюса при помещении смеси в электрическое поле. Таким образом, становится понятно, что капли масла имеют отрицательный заряд. Это открытие было описано в научной периодике ранее и имело решающее значение для дальнейших выводов.
Оказывается, секрет кроется в «водородных связях» — так называют электрические взаимодействия внутри молекул воды. Если они оказываются в контакте с молекулами масла, это заставляет их устанавливать связи с ними. Такие связи называют «неправильными водородными», они гораздо слабее выражены, но все же могут стабилизировать смесь на продолжительное время. Эти выводы были получены после того, как процесс смешивания был исследован на молекулярном уровне при помощи коротких лазерных импульсов. Обретенные знания могут иметь решающее значение для понимания физических и химических процессов.