Vědci z univerzity v Bristolu ve Velké Británii a univerzity v Tokiu v Japonsku vysvětlili anomální vlastnosti vody, kterou vykazuje, když se ochladí a zamrzne. Za tímto účelem provedli vědci pomocí počítačového modelování změny ve struktuře molekuly H2O a poskytli jí nové funkce. Toto uvádí Science Alert.
Kapaliny obvykle klesají s klesající teplotou, ale voda dosahuje maximální hustoty při čtyřech stupních Celsia. Pod tímto bodem hustota opět klesá, v důsledku čehož se na hladině vodních útvarů vznáší led. Kromě toho má voda vysoké povrchové napětí, které vede k kapalné formě rtuti, má vysokou teplotu varu a je dobrým rozpouštědlem.
Tyto fyzikální vlastnosti jsou vysvětleny přítomností vodíkových vazeb, které se tvoří mezi molekulami vody. Ty se navzájem spojují a tvoří čtyřstěn (trojúhelníková pyramida).
Vědci použili superpočítač k vytvoření různých modelů molekulární struktury vody. K tomu změnili parametr λ, nazývaný Stillinger-Weberův potenciál, který se používá k popisu fyzikálních vlastností látek s čtyřbokým uspořádáním molekul. Vědci sledovali, jak změny v potenciálu ovlivnily hustotu hmoty a počet chemických vazeb mezi atomy (dvoustavový model). To umožnilo vypočítat, při jakých hodnotách λ se projevují anomální vlastnosti vody.
Ukázalo se, že s nárůstem Stillinger-Weberova potenciálu jsou anomální vlastnosti vody spojené s hustotou slabší. Ve výsledku se maximální hustota posune směrem k fázovému přechodu kapalina-led a pevná forma vody ztrácí svůj vztlak. Jak λ klesá, vlastnosti predikované dvoustavovým modelem také oslabují.