Visste du att vatten fortfarande kan förbli flytande under noll grader Celsius? Det kallas underkylt vatten och finns i kylskåp. Vid ännu lägre temperaturer, underkylt vatten kan existera som en cocktail av två distinkta vätskor. Tyvärr, närvaron av is hindrar oss ofta från att observera detta fenomen. Så fysiker hade idén att replikera den tetraedriska formen av vattenmolekyler - med hjälp av DNA som en ställning för att skapa tetraedriska molekyler - och på så sätt ta bort interferensen från isbildning.

Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för Simone Ciarella från universitetet i Rom, Italien, och hans kollegor för att bekräfta att, i teorin, en dubbel vätskefas är möjlig i vatten under noll och alla andra vätskor gjorda av tetraedriska molekyler. Dessa resultat har publicerats i EPJ E . Det är en fantastisk berättelse om hur den underliggande mikroskopiska formen bestämmer den övergripande makroskopiska formen.

DNA-origamitekniken är en sorts nanoteknisk version av att leka med lego, montera byggstenar för att skapa former efter behag. Dock, det är ganska svårt att göra det experimentellt. Författarna valde istället att använda simulering för att testa hur tetraedriska molekyler - där armarna på tetraedern är sammansatta av sex hårda cylindrar - staplas upp och utvecklas över tiden.

Författarna bekräftade tidigare publicerade idéer som tyder på att det är strukturen hos monomererna och deras nätverk som gör det teoretiskt möjligt att ha en dubbel vätskefas:en med högdensitet och en med lågdensitetsvätska. Detta beror på att det resulterande gittret är tillräckligt tomt för att möjliggöra partiell interpenetrering av molekyler. Och den är tillräckligt flexibel för att undvika kristallisation till is, åtminstone på den numeriska tidsskala som användes i studien.

Sedan, Ciarella och hans kollegor studerade själva de tetraedriska molekylerna med en nyligen introducerad teknik, kallad Successive Paraply Sampling, att beräkna information relaterad till termodynamik.