Лід тане за температури нижче нуля (Фото:pexels)

Учені з Аргоннської національної лабораторії Міністерства енергетики США провели унікальне дослідження, що розкриває таємниці попереднього плавлення льоду навіть за температур, значно нижчих за нуль.

Це відкриття проливає світло на складні процеси фазових переходів води і має потенційне застосування в розробці більш ефективних батарей.

Явище, що називається попереднім таненням, впливає на поведінку льоду навіть за його низьких температур. У рамках дослідження використовувалися інструменти візуалізації в Аргоннській національній лабораторії, що дало змогу вченим виявити попереднє плавлення за температур, які раніше вважалися неможливими. Результати дослідження опубліковані в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Це явище пояснює, чому лід може бути слизьким навіть за холодної погоди. Незважаючи на те що поверхня замерзла, частина її залишається вологою через попередньо розплавлений шар — концепцію, запропоновану Майклом Фарадеєм у 1800-х роках. Дослідження становить інтерес не тільки в плані розуміння фізичних властивостей води, а й у контексті технологічних застосувань.

Вчені експериментували з методом низькодозової трансмісійної трансмісійної електронної мікроскопії (ПЕМ) на льоду, вирощеному за температури мінус 226 градусів за Фаренгейтом. Цей метод, що поєднує в собі ПЕМ з корекцією аберацій і спеціалізованою камерою прямого виявлення електронів, виявився ефективним для вивчення чутливих матеріалів, таких як лід.

Використання низьких доз електронів у ПЕМ дає змогу захоплювати зображення тендітних об’єктів, таких як кристали льоду, з високою роздільною здатністю, мінімізуючи при цьому їхнє пошкодження. Цей метод може стати ключовим інструментом для вивчення інших чутливих матеріалів, наприклад, у сфері розробки більш ефективних батарей.

Дослідження відкриває безліч питань про природу попереднього плавлення льоду. Фахівці з Аргонни сподіваються на подальші дослідження, які допоможуть розширити розуміння фазових переходів води і створити нові можливості в галузі матеріалознавства і технологій.