Från skapandet av en enda droppe till flödet av en flod och världens hydrologiska cykel – hur vatten binder samman, och till olika ytor, får långtgående konsekvenser. Undersöker vatten genom en ny lins, en grupp forskare har omdefinierat hur denna bindningseffekt fungerar på nivån för den minsta molekylen.

Hittills, forskare har trott att tunna vattenfilmer växer lager för lager för att bilda igenkännliga vätskedroppar. Dock, genom att visualisera vattendroppar i nanostorlek i aktion, en ny studie publicerad i Vetenskapens framsteg har vänt denna traditionella modell på huvudet.

Genom att kartlägga nanodroppar på enskilda mineralpartiklar, en grupp forskare från Umeå universitet, Yale University och Pacific Northwest National Laboratory fann att vatten "tillväxt" först börjar nära de defekta kanterna på mineraler. Sedan, tjockare vattenfilmer bildas, innan ytspänningen tar över för att uppsluka mineralytan och bilda välbekanta vattendroppar.

För att göra sina upptäckter, laget använde en ny cocktail av atomkraftsmikroskopi (AFM) och infraröda lasrar vid Environmental Molecular Sciences Laboratory vid Pacific Northwest National Laboratory.

"Det här är första gången vi har kunnat se vattendroppar direkt på nanoskala, och till vår förvåning fann vi en selektiv bindningseffekt vid defekta kanter av mineralnanopartiklar, " säger Sibel Ebru Yalcin, forskare som arbetar i Malvankar Lab vid Yale, och studiens första författare.

"När man ser på denna viktiga fråga på ett nytt sätt, och på nanoskala, har verkligen löst ett långvarigt mysterium i hur vatten binder till mineraler", säger professor Jean-François Boily, ledande expert inom mineralytkemi vid Umeå universitet.

Hans labb skapade detta projekt och fick tillgång till avbildningsanläggningarna i Environmental Molecular Sciences Laboratory. Umeågruppen använder nu dessa nya rön för att utforska hur denna selektiva bindning av vatten påverkar naturliga processer som äger rum i mark och atmosfär.