Led je mnogo komplikovaniji nego što većina nas shvata, sa preko 20 različitih varijanti poznatih nauci, koje se formiraju pod različitim kombinacijama pritiska i temperature. Vrsta koju koristimo za hlađenje pića je poznata kao led I, i to je jedan od retkih oblika leda koji prirodno postoje na Zemlji.
Istraživači iz Japana su nedavno otkrili još jednu vrstu leda: led 0, neobičan oblik leda koji može izazvati stvaranje kristala leda u prehlađenoj vodi.
Formiranje leda blizu površine tečne vode može početi od sićušnih kristalnih prekursora sa strukturom sličnom retkom tipu leda, poznatom kao led 0.
U studiji objavljenoj u Nature Communications, istraživači iz Odeljenja za istraživanje društvene saradnje „Nauka o zaštiti od mraza“ na Institutu za industrijske nauke Univerziteta u Tokiju pokazali su da ove strukture nalik ledu 0 mogu da izazovu zamrzavanje kapljice vode blizu njene površine. nego u svojoj osnovi. Ovo otkriće rešava dugogodišnju zagonetku i može pomoći da redefinišemo naše razumevanje o tome kako se led formira.
Kristalizacija leda, poznata kao nukleacija leda, obično se dešava heterogeno, ili drugim rečima, na čvrstoj površini. Obično se očekuje da će se to dogoditi na površini posude za vodu, gde se tečnost susreće sa čvrstim.
Međutim, ovo novo istraživanje pokazuje da se kristalizacija leda može desiti i neposredno ispod površine vode, gde se susreće sa vazduhom. Ovde se led stvara oko malih prekursora sa istom karakterističnom prstenastom strukturom kao led 0.
„Simulacije su pokazale da je veća verovatnoća da će kapljica vode kristalisati blizu slobodne površine u izotermnim uslovima“, kaže glavni autor studije Gang Sun. „Ovo rešava dugogodišnju debatu o tome da li se kristalizacija lakše dešava na površini ili iznutra.“
Prekursori leda 0 imaju strukturu veoma sličnu superohlađenoj vodi, omogućavajući molekulima vode da lakše kristališu iz nje, bez potrebe da se direktno formiraju u strukturu običnog leda.
Sićušni prethodnici leda 0 nastaju spontano, kao rezultat negativnog pritiska izazvanog površinskim naponom vode. Jednom kada kristalizacija počne od ovih prekursora, strukture slične ledu 0 brzo se preuređuju u poznatiji led I.
Viši autor, Hajime Tanaka naglašava široke implikacije ove studije, napominjući da se „očekuje da će nalazi u vezi sa mehanizmom površinske kristalizacije vode značajno doprineti različitim poljima, uključujući klimatske studije i nauke o hrani, gde kristalizacija vode igra važnu ulogu. Kritična uloga.“
Detaljnije razumevanje leda i načina na koji se on formira može dati neprocenjiv uvid u različite oblasti proučavanja.
Ovaj rad može imati poseban značaj u meteorologiji, na primer, gde formiranje leda preko prekursora sličnih ledu 0 može imati mnogo uočljiviji efekat u malim kapljicama vode poput onih koje se nalaze u oblacima. Razumevanje leda može imati koristi i u tehnologiji, od nauke o hrani do klimatizacije.
