Физики впервые детально рассмотрели, как молекулярная структура льда справляется с напряжением от пузырьков газа
Ученые разработали метод съемки, позволяющий наблюдать образование льда в нормальных условиях. С его помощью они впервые посмотрели на замерзание воды с молекулярным разрешением.
Хотя человечество давно изучает лед, до сих пор никому не удавалось напрямую наблюдать за молекулами воды в процессе замерзания. Причина в том, что способы визуализации отдельных атомов в основном требуют воздействия высоких энергий и вакуума, а это мешает льду сформироваться из воды.
Ученые уже получали изображения льда, на которых видна молекулярная структура, но это был неправильный лед, сформированный сразу из пара. Вода не проходила обычный цикл замерзания-оттаивания на Земле, включающий жидкую фазу.
Международная группа исследователей нашла способ снять замерзание воды в жидкой фазе в молекулярном разрешении. Оказалось, что неожиданная гибкость и пластичность льда позволяет ему не разрушаться от перемещений и преобразований пузырьков газа внутри. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.
Ученые поместили жидкую воду между тонкими углеродными мембранами. Для съемок этого образца они разработали новый метод — криогенную просвечивающую электронную микроскопию жидкой ячейки.
Мембраны защитили кристаллы льда от высокого вакуума и излучения. Благодаря этому физики смогли в деталях рассмотреть, как пузырьки газа образуются, перемещаются через кристаллическую решетку, сливаются с другими пузырями и растворяются во льду.
Оказалось, что когда жидкая вода превращается в твердый лед, дефекты в ее кристаллической структуре или запертые внутри пузыри газа не вызывают значительной деформации кристалла, которая могла бы привести к растрескиванию. Лед приспосабливается к наличию дефекта с удивительной легкостью по сравнению с другими твердыми телами.
«Мы наблюдали, как растворенный газ не только создает полости в кристаллах льда, но и мигрирует, сливается с другими газовыми пузырями и растворяется — поведение, которое возможно только благодаря необычной природе связей во льду. Эта работа открывает совершенно новые возможности для изучения кристаллизации и плавления льда в масштабах, которые еще несколько лет назад было невозможно представить», — сказал Джеймс Де Йорео (James De Yoreo), главный исследователь работы.
Ученые подтвердили свои экспериментальные данные с помощью высокоточной модели молекулярной динамики, разработанной с использованием машинного обучения. Теория и практика сошлись в том, что лед — уникальное твердое тело в плане толерантности к дефектам. Другие кристаллы не могли бы выдержать столько напряжений и включений без ущерба для целостности кристаллической структуры.
Ученые считают, что их открытие поможет сохранять глубоко замороженные криогенные образцы биологических тканей, прогнозировать обледенение самолетов, а также углубит понимание движения ледников.
Telegram 
Дзен 
VK Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии