• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11.11.2019
Сергей Васильев
13 871

Ученые получили минимально возможный кристалл льда

Ювелирные наблюдения показали, что в капле воды должно быть хотя бы 90 молекул, чтобы из нее могла вырасти обычная снежинка.

©Clicking Moms Blog

В разных условиях вода может образовывать кристаллы разного размера, формы и симметрии. Однако обычный лед, с которым мы имеем дело в жизни, практически весь относится к разновидности Ih. Он стабилен в широком диапазоне температур и давлений и формирует кристаллы с гексагональной — шестисторонней — симметрией.

Их образование начинается в воздухе, из микроскопических кластеров воды, оказавшихся на холоде: кристаллизовавшиеся крошечные зародыши быстро вырастают до полноценных снежинок и выпадают вниз. Процесс зарождения будущей ледяной снежинки особенно интересен: какой минимальный объем воды требуется для появления кристаллического зародыша? Из двух или даже десяти молекул его не сложишь, а существующие оценки дают разброс от нескольких десятков до нескольких сотен молекул.

Такие выводы получены во время экспериментов с переохлажденной жидкостью, в которой и наблюдалось образование кристаллов, однако эти условия, очевидно, сильно отличаются от происходящего в естественной среде — в воздухе. Не дает однозначных результатов и компьютерное моделирование этого процесса. Поэтому Томас Цойх (Thomas Zeuch) и его коллеги попробовали скомбинировать новые технологии моделирования с совершенно новыми экспериментами.

В опытах ученые использовали контролируемый пучок молекул воды и инертного газа аргона, пропуская его сквозь 60-микрометровое отверстие форсунки. Вырываясь из нее, смесь проходила сквозь области последовательно понижающейся температуры, охлаждаясь намного медленнее и осторожнее, чем в предыдущих экспериментах. Температура постепенно падала до минус 123 °С, а инфракрасный спектр позволил ученым регистрировать момент перехода жидкости в твердую фазу.

В статье, опубликованной в журнале PNAS, ученые сообщают, что минимальное количество молекул, из которых начинает образовываться зародыш кристалла, составляет примерно от 90 до 150 штук. Такой кластер молекул воды — «нанокапля» — будет иметь диаметр всего около двух нанометров, в миллион раз меньше, чем снежинка, которая из него вырастет.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Сегодня, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

11 часов назад
Сергей Васильев

Эксперименты показали, что инъекции кисспептина могут возвращать сексуальный интерес и тягу к противоположному полу. Метод успешно работает и на мужчинах, и на женщинах, хотя нуждается в дополнительных испытаниях.

Позавчера, 13:41
Анна Новиковская

В черных дырах заключено множество тайн, и теперь астрономам удалось раскрыть одну из них: почему раскаленные диски вокруг них иногда мерцают.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

31 января
ФизТех

Ученым из МФТИ и ОИВТ РАН удалось построить теоретическую модель для описания процесса роста оксидной пленки на поверхности стали в контакте с тяжелым жидкометаллическим расплавом свинец-висмут — теплоносителем, который может использоваться в реакторах нового поколения на быстрых нейтронах. Оксидная пленка — результат коррозии, но ее образование защищает от очень быстрой (жидкометаллической и межкристаллитной) коррозии. Понимание процесса коррозии стали в контакте с теплоносителем необходимо для обоснования безопасности эксплуатации подобных реакторов.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: