Новости в мире технологий Все интересное про технологии. Актуальные новости и статьи.
Создание льда из микроскопических жидкостей позволило исследователям снизить температуру замерзания воды больше, чем когда-либо прежде. Эта работа может в один прекрасный день принести пользу как климатологии, так и материаловедению. Более подробную информацию об этой работе можно найти в журнале Nature.
Превращение нанокапсул воды в лед играет важную роль в природе, включая изменение климата в широком спектре технологий, микрофизику облаков, холодные среды и механизмы выживания животных.
В большинстве этих сценариев преобразование происходит в гетерогенном режиме, когда нанокапсулы находятся в контакте с другой средой. Однако экспериментальные исследования этого превращения на наноуровне остаются нерешенными.
Согласно эмпирическим правилам, вода замерзает при нуле градусов Цельсия, но при определенных условиях она может оставаться в жидком состоянии в еще более холодном диапазоне температур. Ранее считалось, что этот диапазон находится на уровне E-38°C. Кроме того, вода в любом случае должна была бы замерзнуть. Однако в ходе своих исследований группа ученых побила этот рекорд.
Читайте также: Физики хотят разделить фотоны, чтобы создать новую форму света
В основе всего электромагнитного излучения, включая видимый свет, лежат кванты энергии, называемые фотонами. Фотоны являются частью бозона (частицы с..
Особые условия
Этот прорыв был связан с двумя важными факторами. Во-первых, исследователям нужно было создать капли размером всего 150 нанометров, что едва ли больше частиц вируса гриппа. Такой диапазон пропорций позволил исследователям понять роль размера этих капель в превращении воды в лед.
Вторым важным фактором была среда, в которой возникали эти капли. «Покрытие капель мягким материалом может еще больше снизить температуру замерзания», — говорит Хади Гаша, профессор инженерного факультета Хьюстонского университета.
В качестве мягкого материала здесь использовался октан. Это своего рода масло, которое окружает наноразмерными порами каждую каплю анодированного оксида алюминия. Такой подход позволил придать каплям более округлую форму при повышенном давлении. По словам исследователей, это необходимо для предотвращения образования льда при таких низких температурах.
Чтобы наблюдать эту переходную фазу в таком большом масштабе, исследователи опирались на измерения электропроводности (лед более электропроводен, чем жидкая вода) и излучаемого света, чтобы зафиксировать точное время и температуру. Капли были преобразованы.
Они обнаружили, что чем меньше капель, тем холоднее должно быть для образования льда. В мельчайших структурах переход из жидкого состояния в твердое происходит при температуре E-44°C. Это рекорд. Встречаются ли такие условия в природе или в более экстремальных масштабах, исследователи не знают.
Однако, как отмечалось выше, знание того, как и почему вода превращается в лед, важно для понимания широкого спектра природных процессов, включая изменение климата, динамику облаков и гидрологические циклы. Оно также помогает лучше понять виды, процветающие в условиях замораживания, и разработать материалы, препятствующие образованию льда.
