Процесс кристаллизации воды, хотя она обычно присутствует в нашем поле зрения, остается загадочным. Известно около двадцати структурных разновидностей льда. Только одна из них — лед-I — образуется при обычных для Земли условиях. Японские физики обнаружили, что образование льда на поверхности жидкой воды может начаться с микроскопического прекурсора с структурой, напоминающей «нулевой» лед.
Одна из поразительных особенностей воды — возможность переохлаждаться без превращения в лёд. В первозданном виде её можно охлаждать до минус сорока градусов, и она сохранит свою жидкую форму. Такой феномен встречается в атмосферных облаках.
В 2014 году профессор Хадзимэ Танака и Джон Руссо из Института прикладных наук Токийского университета в Японии выяснилиПереохлажденная вода не превращается в лед-I из-за необычного расположения молекул, отличающегося от структуры обычной жидкости. Структура льда-0 и переохлажденной воды же похожа, поэтому лед-0 может предшествовать переходу в лед-I.
В новой научной публикации Танака и соавторы из общественной организации… Frost Protection Science Учёные из Токийского университета обнаружили, что лед-0 способен инициировать кристаллизацию капли воды у самой поверхности, а не внутри. представлены в журнале Nature Communications, поможет понять, как образуется лед.
Кристаллизация воды, или образование ледяных ядер, может происходить и под поверхностью жидкости, где она встречается с воздухом.
Эксперименты по моделированию установили, что вода более легко кристаллизуется возле открытой поверхности в случае постоянной температуры. при постоянной температуре. — Прим. ред.Это завершает многолетнюю дискуссию о месте зарождения кристаллизации — на поверхности или внутри, — сказал ведущий автор статьи Ганг Сан.
Лед-0 упрощает кристаллизацию переохлажденной воды. Мелкие предшественники «нулевого» льда образуются спонтанно под влиянием отрицательного давления, вызванного поверхностным натяжением. После начала кристаллизации из зародышей лед-0 быстро меняет структуру на ту, что ближе к льду-I.
Руководитель исследования Танака считает открытие полезным для климатологии и агрономии, поскольку кристаллизация воды важна в этих областях. Также это важно для метеорологии, изучающей образование облаков, и техники, например, кондиционирования воздуха.