지구상 가장 깨끗한 물방울
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지난 2018년 8월 23일, 오스트리아 비엔나 공대의 연구진이 세계에서 가장 깨끗한 물방울을 만들었다는 소식이 <Science>에 게재됐습니다.
물에 녹아들어갈 수 있는 각종 전해질, 유기물 등을 극히 낮은 값으로 줄인 순수한 물을 초순수라고 합니다. 그런데 '아무 물질도 녹아있지 않다'가 아니라 '극히 낮은 값'이라고 굳이 설명한 이유는 무엇일까요?
물은 많은 물질을 굉장히 잘 녹입니다. 반대로 말하면 '아무 물질도 녹아있지 않은 순수한 물'을 만드는 게 굉장히 어렵다는 뜻이기도 합니다.
그렇다면 어떻게 만들었을까
물에 아무것도 녹지 않도록 하기 위해서는, 우선 주위가 아무 것도 없는 진공이어야 합니다. 이를 위해 원자 단위로 깨끗하게 한 이산화티타늄(TiO2) 표면을 사용했습니다.
그런 다음 이산화티타늄 표면에 물방울을 둡니다. 이렇게 되면 물방울은 온도에 관계 없이 매우 빠르게 증발합니다.
연구자들은 '차가운 손가락(cold finger)'을 이용하는 방법을 고안했는데요. 차가운 손가락은 금속막대입니다. 차가운 손가락의 끝을 약 -140℃로 냉각하고, 최대한 정제된 수증기를 챔버 안으로 흘려보냅니다.
수증기는 차가운 손가락 끝에 얼어붙어 고드름을 만듭니다. 그 아래는 녹은 고드름을 받을 이산화티타늄(TiO2) 표면이 기다리고 있습니다. 고드름을 녹여 물방울을 이산화티타늄 위로 떨어뜨리면, 세상에서 가장 깨끗한 물방울 만들기가 완성됩니다.
##참고자료##
- Balajka, Jan, et al. "High-affinity adsorption leads to molecularly ordered interfaces on TiO2 in air and solution." Science361.6404 (2018): 786-789.
