Водный кластер

Во́дный кла́стер — совокупность молекул воды, соединённых между собой посредством водородных связей. Существование таких кластеров было предсказано теоретически и обнаружено экспериментально[1]. Простейшим примером водного кластера является димер воды ${\displaystyle \mathrm {(H_{2}O)_{2}} }$[2]. Интерес к изучению водных кластеров вызван их способностью влиять на протекание биологических и других природных процессов[3][4]. Потенциальными областями технологического применения водных кластеров являются инженерия кристаллов, наноустройства[5][6][7].

По состоянию на 2016 год не было экспериментальных свидетельств существования процесса организованного образования кластеров в чистой воде[8][9]. Формирование водных кластеров происходит в атмосфере, в растворах, вокруг биомолекул, в супрамолекулярных ансамблях, в кристаллах[5][10][2][11].

Защитники классической интерпретации структуры жидкостей полагают, что так как период существования кластера в основном объёме весьма мал[12][9] (водородные связи молекулы воды в подобных условиях образовываются и разрываются с частотой около 10¹² Гц, при этом в среднем такая молекула за секунду проходит путь в 150 000 своих диаметров, равный 44 мкм[13]), то, как следствие, кластер с «мерцающей» структурой и малым временем жизни, по их мнению, не может заметно влиять на свойства воды[3]. Согласно статье химиков Ричарда Сэйкалли и Дэвида Уэйлса в журнале Science за 2012 г., изучение водных кластеров необходимо для создания «универсальной» модели воды, исходя из которой с помощью вычислений можно будет точно предсказывать свойства воды во всех её формах, и которая укажет простой путь к разрешению некоторых из многих разногласий относительно природы воды[14]. Возможным развитием такой модели является её обобщение на случай сложных растворов, включающий гидратацию биомолекул[15].

Отсылка к явлению водных кластеров нередко используется в околонаучных спекуляциях[16], в которых утверждается, в частности, о существовании у воды «памяти» (например, апологетами гомеопатии), а также о возможности создания и пользе «кластеризованной» воды[9].