Nedavno istraživanje koje je sprovedeno u Nacionalnoj laboratoriji Lorens Livermor (LLNL) donosi revolucionarna saznanja o tome kako voda reaguje na električna polja kada je zatvorena unutar nanometarskih ugljeničnih cevi. Ova studija, objavljena u The Journal of Physical Chemistry Letters, koristi mašinsko učenje za istraživanje dielektričnih svojstava vode na molekularnom nivou, što je ranije bilo gotovo nemoguće zbog složenosti simulacija koje uključuju velike količine podataka.
Voda, poznata po svom dipolarnom karakteru, pokazuje različite osobine kada je zatvorena u nanometarskim cevima prečnika manjih od 10 nanometara. Istraživači su otkrili da se dielektrična konstanta, koja meri reakciju materijala na električna polja, značajno menja u odnosu na veličinu cevi. Konkretno, dielektrična konstanta se povećava kako se prečnik cevi smanjuje, dostižući vrhunac na prečniku od 0,79 nanometara gde se molekuli vode poređaju u jednoj liniji.
Kroz upotrebu mašinskog učenja, istraživači su mogli da analiziraju kvantne efekte i potpunije opišu molekularno ponašanje u ovim ekstremno malim okruženjima. Ovaj pristup je otkrio elektronske strukture koje konvencionalne simulacije ne bi mogle da uhvate, pružajući dublje razumevanje kako se voda ponaša kada je zatvorena u vrlo uskim prostorima.
Rezultati imaju značajne implikacije za nekoliko oblasti, uključujući molekularnu biologiju, gde bolje razumevanje protoka vode kroz mikroskopske kanale može poboljšati dizajn bioloških istraživanja i farmaceutskih proizvoda. Takođe, otkrića mogu unaprediti tehnologije separacije i skladištenja energije.
Ovo istraživanje predstavlja značajan korak napred u proučavanju dielektričnih efekata zatvorene tečnosti i moglo bi otvoriti nove pravce u razvoju tehnologija koje zavise od interakcije materijala sa električnim poljima.
