Редкая форма льда в центре нового открытия о том, как замерзают капли воды

Лед намного сложнее, чем большинство из нас думает, с более чем 20 различными разновидностями, известными науке, которые формируются под различными комбинациями давления и температуры, сообщает «eurekalert.org».

Вид, который мы используем для охлаждения наших напитков, известен как лед I, и это одна из немногих форм льда, которые существуют в природе на Земле.

Исследователи из Японии недавно обнаружили еще один тип льда: лед 0, необычную форму льда, которая может вызывать образование кристаллов льда в переохлажденной воде.

Образование льда у поверхности жидкой воды может начаться из крошечных кристаллических предшественников со структурой, похожей на редкий тип льда, известный как лед 0.

Исследователи из отдела социального сотрудничества «Наука защиты от замерзания» в Институте промышленных наук Токийского университета показали, что эти структуры, похожие на ледяные 0, могут привести к замерзанию капель воды у её поверхности, а не в её ядре.
Это открытие разрешает давнюю загадку и может помочь переосмыслить наше понимание того, как образуется лед.

Кристаллизация льда, известная как зарождение льда, обычно происходит неоднородно, или, другими словами, на твердой поверхности. Обычно ожидается, что это произойдет на поверхности резервуара с водой, где жидкость встречается с твердым веществом.

Тем не менее, это новое исследование показывает, что кристаллизация льда также может происходить прямо под поверхностью воды, где он встречается с воздухом. Здесь лед зарождается вокруг небольших предшественников с той же характерной кольцеобразной структурой, что и лед 0.

Это разрешает давний спор о том, происходит ли кристаллизация легче на поверхности или внутри.

Предшественники льда 0 имеют структуру, очень похожую на переохлажденную воду, что позволяет молекулам воды легче кристаллизоваться из нее, без необходимости непосредственно формироваться в структуру обычного льда. Крошечные предшественники льда 0 образуются спонтанно, в результате воздействия отрицательного давления, вызванного поверхностным натяжением воды. Как только из этих предшественников начинается кристаллизация, структуры, подобные льду 0, быстро перестраиваются в более знакомый лед I.

Более подробное понимание льда и того, как он образуется, может дать бесценное понимание различных областей исследований. Эта работа может иметь особое значение, например, в метеорологии, где образование льда с помощью предшественников льда типа 0 может оказывать гораздо более заметное влияние на мелкие капли воды, такие как те, которые находятся в облаках. Понимание льда может быть полезно и в технологиях, от науки о продуктах питания до кондиционирования воздуха.