Ученые нашли способ для лучшего изучения льда: антифриз и охлаждаемый микроскоп

Исследователи впервые наблюдали точную форму льда на границе раздела между льдом и жидкостью
Ученые нашли способ для лучшего изучения льда: антифриз и охлаждаемый микроскоп

Фото: Pixabay

Лед в природе большую часть времени окружен жидкостью, поэтому важно понять, как взаимодействуют лед и жидкость. Исследование Университета Кобе и Института молекулярных наук теперь впервые позволило напрямую наблюдать точную форму льда на границе раздела между льдом и жидкостью — с помощью антифриза и охлаждаемого микроскопа. Исследование опубликовано в «Журнале химической физики».

Во всех этих случаях: скольжения по льду, образования снежинки, облизывания мороженого, поверхность льда покрыта жидкой водой, и понимание взаимодействия между жидкой водой и льдом жизненно важно для понимания всего явления. Но так как лед и вода быстро превращаются друг в друга, напрямую наблюдение границы между ними было невозможно.

Для лучшего понимания того, как лед взаимодействует с окружающей жидкостью, исследователи под руководством ОНИСИ Хироши из Университета Кобе решили измерить лед, погруженный в антифриз с температурой ниже 0°C. Таким образом, лед не тает, а граница раздела не движется, и можно проводить точные наблюдения.

Как утверждают исследователи, с помощью различных методов проб и ошибок они обнаружили, что пришлось охлаждать всю систему микроскопа в охлаждающем боксе, и потребовалась некоторая изобретательность, чтобы гарантировать, что атомно-силовой микроскоп, прецизионный измерительный прибор, может стабильно работать при минусовых температурах.

Ученые обнаружили, что, хотя лед без окружающей жидкости имеет так называемые «морозные столбы» высотой около 20 нанометров, в антифризе лед совершенно плоский с редкими ступеньками высотой всего в один молекулярный слой. По мнению специалистов, плоская поверхность образуется в результате частичного растворения и рекристаллизации поверхности льда в жидкости 1-октанола (антифриз).

Ониси и его команда также пробовали разные жидкости, все спирты, такие как 1-октанол. При этом поверхность льда в каждом случае выглядит по-разному, что подчеркивает важность прямого измерения границы раздела.

Исследователи надеются, что их результаты позволят продолжить изучение границы раздела лед-жидкость и поставили четкие цели для своей будущей работы.

* Instagram, Facebook признаны экстремистcкими организациями в России

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: