Вода на «мягких» поверхностях может не замерзать вплоть до –44 градусов
С ранних лет мы знаем, что вода замерзает при 0 °C — но на самом деле все не так просто.
Точка замерзания воды не является жесткой и фиксированной — это, скорее, отправная точка. Первыми замерзают поверхностные слои капли, а образующиеся кристаллы льда заставляют замерзать все более глубокие слои. Этот процесс продолжается до тех пор, пока весь водоем не превратится в лед.
Любая капля воды замерзает при температуре от 0 °C до -38 °C. Но ученым удалось сохранить некоторые особенно крошечные капельки в жидком состоянии при температуре до -44 °С.
Ключевым моментом, по мнению команды, является тип поверхности, с которой соприкасается вода. Кристаллы льда легко образуются на твердых поверхностях, но более мягкие поверхности, такие как масла или гели, могут подавлять это образование дольше. А маленькие капли могут оставаться жидкими еще дольше, чем большие.
Чтобы лучше изучить физику перехода воды в лед, группа исследователей экспериментировала с каплями воды размером всего два нанометра, в то время как «обычный» размер капли в экспериментах составляет около 100 нм. Для этого исследователи поместили воду в поры мембраны, изготовленной из анодированного оксида алюминия. Нанокапли были окружены октановым маслом, чтобы создать ту самую «мягкость» поверхности.
Благодаря разработанному методу ученым удалось измерить измерить температуру замерзания капель воды от микронного до нанометрового масштаба — раньше это было практически невозможно. Впрочем, в общем случае эта задача не решена до сих пор.
Учёные говорят, что результаты исследования могут помочь в разработке новых методов уменьшения образования льда на поверхностях самолетов, ветряных турбин и других объектах инфраструктуры. Это также может привести к созданию улучшенных систем криоконсервации продуктов питания.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.