Изображения с атомным разрешением показывают, почему лед такой скользкий

Важные новости

Атомное разрешение визуализация показывает, почему лед такой скользкий

Граничная структура между доменами укладки Ih и Ic на поверхности (0001) гексагонального льда. Фото: Природа (2024 г.). DOI: 10.1038/s41586-024-07427-8

Команда физиков, связанная с несколькими учреждениями в Китае, обнаружила причину скользкости льда. В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature, группа использовала атомно-силовую микроскопию, чтобы поближе рассмотреть поверхность льда при различных температурах.

Предыдущие исследования и множество неофициальных данных показали, что лед скользкий, даже когда температура значительно ниже точки замерзания. Исследования показали, что это происходит из-за предрасплавленного покрытия, которое образуется на поверхности и служит смазкой.

В этом новом исследовании исследовательская группа использовала атомно-силовой микроскоп, оснащенный атомом монооксида углерода. на его кончике, чтобы лучше рассмотреть структуру обычного льда и его предварительно растаявшее покрытие.

Исследователи начали с охлаждения льда внутри камеры микроскопа до -150°C, а затем с помощью микроскопа изучили его атомную структуру. Они могли видеть, что внутренний лед (известный как лед Ih) и лед на поверхности были разными.

Лед Ih, как и ожидалось, был расположен в виде сложенных друг на друга шестиугольников. Лед на поверхности, напротив, был лишь частично шестиугольным. Исследователи также обнаружили дефекты во льду на границе между двумя типами льда, которые возникли, когда лед разных форм встречался друг с другом.

Затем исследователи слегка повысили температуру в камере, что привело к еще большему беспорядку, поскольку различия в форме стали более выраженными. Затем команда создала симуляцию, показывающую, как такой беспорядок повлияет на поверхность в целом: она показала, что беспорядок распространяется по всей поверхности, придавая льду вид жидкости, который будет скользким, если наступить на него.

Исследовательская группа объясняет, что причина, по которой их эксперименты проводились при таких низких температурах, заключалась в том, что микроскоп должен был работать в вакууме; более высокие температуры привели бы к сублимации, что затруднило бы изучение льда на атомном уровне.

Они также отмечают, что планируют продолжить свои исследования, используя короткие лазерные вспышки для нагрева льда на очень короткие расстояния. времени, что позволяет им увидеть, что происходит в более теплых условиях.

Дополнительная информация: Цзяни Хонг и др., Отображение структуры поверхности и предварительного таяния льда Ih с помощью атомное разрешение, Природа (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07427-8

Информация журнала: Природа

Новости сегодня

Последние новости