Открыт новый механизм формирования льда. Прорыв японских физиков
Физики из Японии открыли ранее неизвестный механизм формирования льда, обнаружив, что кристаллизация может начинаться не только внутри замерзающей воды, но и на ее поверхности. Это открытие может значительно повлиять на климатические исследования и технологии хранения продуктов.
Исследователи из Университета Токио сделали это открытие с помощью разработанной ими компьютерной модели капли воды, которая позволяет детально изучать процесс роста микроскопических кристаллов льда. До сих пор физики не знали, начинается ли этот процесс только в толще воды или может происходить и на поверхности.
«Результаты наших расчетов и раскрытые нами механизмы кристаллизации льда в приповерхностных слоях воды окажут серьезное влияние на большое число других областей науки.»
- Хадзимэ Танака, профессор Университета Токио
Для получения ответа на этот вопрос ученые из Японии просчитали поведение молекул воды в тонкой прослойке, длина, ширина и высота которой составляют всего несколько нанометров. В расчетах учитывались формирование связей между молекулами и влияние внешних факторов, таких как температура, давление и поверхностное натяжение.
Анализ показал существование нового механизма формирования льда, связанного с образованием кольцеобразных структур из пяти, шести или семи молекул воды на поверхности капли при низкой и стабильной температуре. Эти нанокристаллы были похожи на так называемый лед-0, нестабильную форму льда, возникающую в переохлажденной воде.
«По своим свойствам эти нанокристаллы были очень похожи на так называемый лед-0, особую нестабильную форму льда.»
- Хадзимэ Танака, профессор Университета Токио
Ключевую роль в образовании этих структур играли небольшие разреженные области, возникающие в приповерхностных слоях воды из-за действия сил поверхностного натяжения. Исследователи считают, что схожие процессы должны активно влиять на конденсацию влаги и формирование кристаллов льда в облаках, что указывает на их значительное влияние на климат Земли.
