Woda w stanie ciekłym przy niemal -50 stopniach Celsjusza. Naukowcom udało się zapobiec jej zamarzaniu

Jeśli temperatura powietrza spada poniżej 0 stopni Celsjusza, to woda może zamarzać, choć wpływ na to mają również inne parametry, takie jak na przykład ciśnienie. Naukowcy z Uniwersytetu w Houston sprawili, że próg prób zamarzania znacząco się zmienił.

Oczywiście sam proces zamarzania wody zaczyna się w normalnych warunkach już przy obniżeniu temperatury do 0 stopni Celsjusza. Jako pierwsze temu zjawisku ulegają te cząsteczki, które są wystawione na działanie zimnego powietrza najbliżej powierzchni. Powstające wtedy kryształki lodu sprawiają, że sąsiednie cząsteczki również zaczynają zamarzać. W pewnym momencie cała woda zmienia swój stan skupienia i staje się lodem.

Na czele zespołu badawczego zajmującego się tą kwestią stanął Hadi Ghasemi. Wraz ze współpracownikami udało mu się przełamać granicę, po przekroczeniu której woda zamarza, a następnie utrzymać kropelki w stanie ciekłym. Było to możliwe poprzez utrzymanie kontaktu pomiędzy tymi kropelkami a miękkimi powierzchniami, takimi jak żele lub lipidy.

Czytaj też: Woda w roli elektrolitu? Proszę bardzo: naukowcy stworzyli nowy typ akumulatora litowo-jonowego, który nigdy się nie zapali

Co ciekawe, wcześniej Ghasemi stworzył materiał odpychający lód, który znalazł zastosowanie w przemyśle lotniczym. W przypadku najnowszych badań możemy natomiast mówić o postępach w rozumieniu zjawisk naturalnych i rozwijaniu systemów przeciwoblodzeniowych, które stosuje się w lotnictwie czy energetyce wiatrowej.

Odkryliśmy, że jeśli kropla wody jest w kontakcie z miękką powierzchnią, temperatura zamarzania może być znacznie niższa niż w przypadku twardych powierzchni. Ponadto, kilku-nanometrowa kropla wody może uniknąć zamarznięcia aż do -44 stopni Celsjusza, jeśli pozostaje w kontakcie z miękką powierzchnią. Hadi Ghasemi

Artykuł w tej sprawie został opublikowany na łamach Nature i sugeruje, że eksperymentalne badanie temperatury zamarzania kropel wody o średnicy wynoszącej kilka nanometrów było szczególnie dużym wyzwaniem. Dzięki odpowiednio dostosowanej metrologii naukowcy byli w stanie dokładnie zbadać temperaturę zamarzania kropel wody od skali mikronowej do 2 nanometrów. Zazwyczaj zakres ten sięga do około 100 nanometrów. Autorzy badania zamknęli wodę w porach membrany wykonanej z anodowanego tlenku glinu. Olej oktanowy posłużył natomiast do utrzymania „miękkości” powierzchni.

Czytaj też: Innowacyjna metoda wytwarzania „zielonego” amoniaku. Ekolodzy będą zadowoleni

Zespół Ghasemiego widzi spory potencjał w wynikach swoich badań. W grę wchodzi przede wszystkim projektowanie sposobów na ograniczanie tworzenia się lodu na powierzchniach samolotów, turbin wiatrowych oraz innych elementów infrastruktury. Mów się nawet o ulepszaniu systemów stosowanych w kriokonserwacji żywności bądź tkanek, które nie uszkadzają komórek poprzez tworzenie się kryształów lodu.