Наблюдения ювелиров показали, что для формирования обычной снежинки в капле воды требуется минимум 90 молекул.
В различных обстоятельствах вода формирует кристаллы, отличающиеся размером, формой и симметрией. Но обычный лед, встречающийся в быту, преимущественно принадлежит к IhВ большом интервале температур и давлений материал устойчив и образовывает кристаллы с гексагональной симметрией.
Образование начинается в воздухе из микроскопических кластеров воды, образовавшихся на холоде: кристаллизовавшиеся крошечные зародыши быстро увеличиваются и превращаются в полноценные снежинки, падающие вниз. Процесс зарождения будущей ледяной снежинки особенно интересен: какой минимальный объем воды необходим для появления кристаллического зародыша? Из двух или даже десяти молекул его не получится построить, а существующие оценки дают разброс от нескольких десятков до нескольких сотен молекул.
В ходе экспериментов с переохлаждённой жидкостью, где образовывались кристаллы, были получены выводы. Однако условия такого процесса существенно отличаются от тех, что наблюдаются в естественной среде — воздухе. Компьютерное моделирование этого явления не даёт чётких результатов. По этой причине Томас Цойх и его коллеги решили объединить новые технологии моделирования с совершенно новыми экспериментами.
Во время экспериментов специалисты использовали направленный поток молекул воды и аргона, пропуская его через отверстие форсунки размером 60 микрон. Смесь вытекала из форсунки и проходила сквозь зоны с понижающейся температурой. Охлаждение происходило медленнее и аккуратнее по сравнению с предыдущими экспериментами. Температура снизилась до минус 123 °С, а инфракрасный спектр помог зарегистрировать момент перехода жидкости в твердое состояние.
В статье, опубликованной в журнале PNASУченые сообщают, что для начала формирования зародыша кристалла требуется примерно от 90 до 150 молекул. Такой скопление молекул воды — «нанокапля» — будет иметь диаметр около двух нанометров, в миллион раз меньше снежинки, которая вырастет из него.