Secara semulajadi tidak ada perkara seperti permukaan yang benar-benar bersih.

 Hubungan dengan udara biasa cukup untuk melapisi sebarang bahan dengan lapisan molekul nipis. Ini "kotoran molekul" boleh mengubah sifat-sifat bahan dengan ketara, namun molekul itu sendiri sukar untuk dipelajari. Ada yang membuat spekulasi bahawa "kotoran" ini hanyalah satu lapisan molekul air. Untuk menguji idea ini, satu kaedah penyiasatan baru telah dibangunkan di TU Wien: dengan membuat ais ultra-tulen dalam ruang vakum, dan kemudian mencairkannya, para penyelidik dapat mencipta titisan air bersih dunia, yang kemudiannya digunakan pada permukaan titanium dioksida.

Dengan kaedah ini, penyelidik telah menunjukkan bahawa "kotoran" yang mengubah sifat permukaan titanium dioksida adalah lapisan tunggal molekul dua asid organik: asid asetik (yang menjadikan masam cair) dan asid formiknya yang relatif dekat. Ini menghairankan, kerana hanya jejak kecil asid-asid ini ditemui di udara. Keputusan ini dan butiran kaedah baru baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Science.

Struktur yang tidak dapat dijelaskan

Titanium dioksida (TiO2) adalah mineral berlimpah yang memainkan peranan penting dalam pelbagai aplikasi teknikal, termasuk permukaan pembersihan diri. Sebagai contoh, lapisan tipis titanium dioksida menghalang cermin daripada menyembur dalam udara lembap. Menggunakan mikroskop yang sangat berkuasa, para penyelidik di seluruh dunia mengamati molekul yang tidak jelas yang melekat pada permukaan titanium dioksida apabila mereka bersentuhan dengan air.

Idea ini telah dicadangkan bahawa molekul-molekul ini adalah jenis baru air ais atau mungkin air soda yang terbentuk daripada karbon dioksida di udara. Jawapan yang betul adalah lebih menarik: sebagai pasukan penyelidik mendapati, struktur ini sebenarnya dua asid organik, asid asetik dan asid formik. Asid ini adalah hasil sampingan pertumbuhan tumbuhan. Terutama hanya kesan kecil asid ini berlaku di udara - beberapa molekul asid per bilion molekul udara. Walaupun banyak molekul lain yang lebih biasa di udara, ia adalah dua asid yang melekat pada permukaan oksida logam dan mengubah kelakuannya.

Air ultra-tulen dalam vakum

"Untuk mengelakkan kekotoran, percubaan seperti ini perlu dilakukan dalam vakum," kata Ulrike Diebold. "Oleh itu, kita perlu mencipta kejatuhan air yang tidak pernah bersentuhan dengan udara, kemudian letakkan titisan pada permukaan titanium dioksida yang telah dibersihkan dengan teliti ke skala atom." Tugas ini dibuat lebih sukar oleh kenyataan bahawa air jatuh menguap sangat cepat dalam vakum, tanpa mengira suhu.

Para penyelidik memikirkan kaedah penyiasatan baru yang bijak. Penyelesaiannya adalah untuk membuat 'jari sejuk' dalam vakum mereka. Hujung jari logam ini disejukkan ke sekitar -140 ° C dan wap air ultra-tulen kemudiannya dibenarkan mengalir ke dalam ruang. Air membeku pada hujung jari sejuk, menghasilkan aisis yang kecil dan bersih. Sampel titanium dioksida kemudian diletakkan di bawah jari. Apabila kepingan ais cair, air ultrapure jatuh ke dalam sampel.

Asid organik adalah untuk disalahkan

Permukaan kemudiannya diselidiki menggunakan mikroskop berkuasa tinggi, tetapi saintis tidak melihat jejak molekul yang tidak diketahui menggunakan air ultrapure. Walaupun mereka membuat air soda dengan karbon dioksida, "lapisan kotoran" yang aneh tidak dijumpai. Ini bermakna molekul mesti datang daripada sesuatu selain daripada air atau karbon dioksida.

Hanya apabila sampel disentuh dengan udara, molekul pelik kelihatan. Menariknya, molekul-molekul yang sama diperhatikan di bahagian-bahagian yang berlainan di dunia - di bandar Vienna dan di luar bandar di Amerika Syarikat. Analisis kimia menunjukkan bahawa ia adalah asid organik mudah yang biasanya dihasilkan oleh tumbuhan.

"Hasil ini menunjukkan kepada kita betapa berhati-hati kita perlu melakukan percubaan seperti ini," kata Ulrike Diebold. "Walaupun kesan kecil di udara, yang sebenarnya boleh dianggap tidak penting, kadang-kadang tegas."

Hasil kerja penyelidikan telah diterbitkan dalam jurnal Sains berprestij. Sebagai tambahan kepada TU Wien, Universiti Cornell (New York, Amerika Syarikat) juga terlibat dalam projek itu.