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에든버러 대학(University of Edinburgh)의 연구진은 물을 밀어내는 일부 기름 분자들이 매우 높은 압력 하에서 물속에 용해된다는 것을 발견했다.

기름과 물은 섞이지 않는다고 알고 있다. 하지만 이번 연구진은 특정 조건 하에서 가능하다는 것을 발견했다. 물과 메탄으로 채워진 작은 용기에 높은 압력을 가하면 천왕성과 해왕성 내부에서 발견되는 압력과 유사한 조건이 된다.

물과 메탄을 함께 압축함으로써 화학물질이 어떻게 상호 작용하는지에 대한 새로운 통찰력을 얻을 수 있었다. 메탄은 종종 소수성 분자라고 불리는 기름과 같은 특성을 가지고 있다. 이 연구는 소수성 분자들이 물과 혼합할 수 있다는 것을 보여준다.

이번 연구진은 두 개의 매우 날카로운 다이아몬드 사이에 메탄과 물 분자를 압착했다. 다이아몬드 앤빌(anvil)은 세계에서 가장 깊은 마리아나 해구(Mariana trench)의 압력보다 20배 더 큰 20,000 bar의 압력을 가했다.

현미경을 통해서 관찰해 본 결과, 고압에서 메탄이 물속에 용해된 것을 확인했다. 메탄 분자는 압력이 증가함에 따라 수축되고, 이로 인해서 훨씬 더 큰 물 분자들 속에 끼워져서 혼합될 수 있다.

이 연구결과는 유해한 고가의 용제를 대체할 수 있는 새로운 방법을 제시하고 있다. 메탄이 물과 혼합되는 것을 관찰한 것은 이번이 처음이다. 따라서 해양의 바닥 또는 외부 태양계의 상태에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다.

이 연구결과는 저널 사이언스 어드밴스(Science Advances)에 “When immiscible becomes miscible – Methane in water at high pressures” 라는 제목으로 게재되었다.