Ученые получили минимально возможный кристалл льда — Naked Science
11.11.2019
Васильев1 Сергей

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.
Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

1 час назад
Александр Березин

Среди полностью привитых препаратом от центра «Вектор» процент заболевших Covid-19 слабо отличим от процента заболевших среди тех, кто не прошел вакцинацию. В то же время среди привитых другими вакцинами этот показатель в несколько раз ниже, чем среди непривитых.

3 часа назад
Сергей Васильев

Ученые показали, что удлинение суток ведет к более продуктивному фотосинтезу и, возможно, некогда помогло цианобактериям совершить кислородную революцию на древней Земле.

Позавчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

28 июля
Василий Парфенов

Компания Microsoft несколько лет назад намеревалась не изменять номер своей основной операционной системы для компьютеров — «десятка» должна была остаться с нами надолго. Однако очередное крупное обновление, по мнению маркетологов, очевидно, оказалось достойно новой цифры в названии ОС. Windows 11 принесет пользователям не только новые функции, улучшения безопасности и быстродействия, а также измененный дизайн, но и лишится некоторых привычных элементов. Хотя если кто-то и расстроится из-за этого, то скучать будет лишь по парочке из них.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: