В результате нового исследования был установлен новый предел замерзания капель воды

Превращение воды в лёд обычно ускользает от внимания людей, поскольку они не находят в этом ничего интересного. Но этот процесс является предметом изучения некоторых учёных. Например, этим занимается доцент кафедры машиностроения Хьюстонского университета Каллена – Хади Гасеми (Hadi Ghasemi). Он наблюдал за процессом кристаллизации воды на молекулярном уровне. По его словам, это лучший из существующих на сегодняшний день взглядов на этот процесс. А именно, фазовое превращение капли воды диаметром около 2 нм в лёд.

Гасеми опубликовал результаты своего исследования в Nature. Там он пишет, что если капля воды контактирует с мягкой поверхностью раздела, то её температура замерзания может быть значительно ниже, чем на твердой поверхности. Он также утверждает, что капля воды размером в несколько нанометров может оставаться жидкой до температуры -44 С при соприкосновении с мягкой поверхностью типа геля. До этого исследования подтверждённый предел замерзания капли воды составлял -38 С. То есть, любая капля воды замерзает при определённой температуре в интервале от 0 до -38 C. До сих пор замерзание ниже этой температуры было неизбежным.

Процесс замораживания такой крошечный капли воды вызвал интерес со стороны учёных, поскольку он играет решающую роль в выживании животных в холодной среде. Замороженная капля воды внутри клетки приводит к её разрыву и смерти животного. Кроме того, этот процесс играет ключевую роль при прогнозировании облачности, температура, криоконсервации органов,  а также при реализации технологий связанных с обледенением ветряных турбин и самолётов.

Гасеми говорит, что экспериментальное зондирование температуры замерзания водяных капель в несколько нанометров до сих пор было нерешённой задачей. Им удалось разработать методологию, с помощью которой они измерили температуру замерзания водяных капель размером от микрона до 2 нанометров (нм).

Несколько ранее Гасеми, используя новую концепцию, называемую локализацией напряжений, создал лёдоотталкивающий материал для аэрокосмической промышленности. Его нынешнее исследование способствует более глубокому пониманию природных явлений и предоставляет принципы для дальнейшего проектирования систем защиты от обледенения для ветроэнергетики, авиации, систем криоконсервации и прочей инфраструктуры.