به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، حتما هنگام راهرفتن روی یخ در هوایی که دمایی آن زیر صفر است، حس کردهاید که بخشی از یخ، لغزنده و مرطوب است. اما چرا؟ مگر دما زیر نقطه انجماد نیست، پس چرا کمی یخ آب شده در زیر پا قابل احساس است. اولین بار بیش از ۲۲۰ سال پیش مایکل فارادی این مسئله را مطرح کرد. به تازگی محققان این سوال قدیمی را با روشی نانویی بررسی کردهاند.
فیزیک پر از اسرار گوناگون است، یکی از رازهای قدیمی، مربوط به یخ است. یخی که در زیر نقطه انجماد نیز آب میشود. محققان با استفاده از ابزارهای تصویربرداری در آزمایشگاه ملی آرگونه وزارت انرژی آمریکا، پدیدهای را به نام پیشذوب در دمای بسیار پایین شناسایی کردند.
پیشذوب چیزی است که میتوان آن را دلیل ذوب شدن یخ در دماهای زیر نقطه انجماد دانست، پدیدهای که موجب لیز شدن یخ میشود.
ایدهی این موضوع برای اولین بار توسط مایکل فارادی در اواسط دهه ۱۸۰۰ مطرح شد. ایده یک لایه پیشذوب، و تشکیل لایهای مایعمانند در یخ، سؤالات دیگری را در مورد چگونگی تبدیل آب به جامد و به بخار باز مین یا منهای ۲۲۶ درجه فارنهایت استفاده کرد.
مطالعات قبلی پیشذوب را نزدیک به نقطه سهگانه آب مشاهده کرده بود. در دما و فشارهای زیر نقطه سهگانه، یخ مستقیماً به بخار آب تبدیل میشود. معمولا برای بررسی رفتار آب از نمودارهای فازی استفاده میشود.
تائو ژو، از محققان این پروژه میگوید: «اما در دنیای واقعی، کارها بسیار پیچیدهتر از این نمودار فازی ساده است. ما نشان دادیم که پیشذوب میتواند به دور از منحنی فازی اتفاق بیفتد، اگرچه نمیتوانیم دلیل آن را توضیح دهیم.»
در ویدئویی که در طول آزمایش ضبط شد، محققان نشان دادند که دو نانوکریستال جداگانه در حال حل شدن در یکدیگر هستند زیرا یخ تحت فشار مداوم تا ۱۵۰ درجه کلوین یا منهای ۱۹۰ درجه فارنهایت گرم میشود. اگرچه هنوز هم این بلورها پایینتر از نقطه انجماد هستند، اما یخ یک لایه شبه مایع تشکیل میدهد.
این مطالعه سؤالات جالب توجه را ایجاد میکند که میتواند در کارهای بعدی مورد بررسی قرار گیرد. ماهیت دقیق لایه مایع مانند چیست؟ چه اتفاقی می افتد اگر فشار به همراه درجه حرارت بالا برود؟