Газета "Наш Мир" Газета
«Наш
Мир»
При контакте с определенным классом веществ переохлажденная вода
начинает превращаться в лед с повышением температуры. Такой необычный
опыт провела группа исследователей под руководством Игоря Любомирского
из научного института Вайцмана.
Чистая переохлажденная вода
способна оставаться жидкой до -40 градусов по Цельсию, и обычно переходу
ее в кристаллическое состояние способствует какое-либо внешнее
возмущение или добавка центров кристаллизации (мелких твердых частиц).
Однако возможна парадоксальная ситуация, при которой переохлажденная
жидкость самопроизвольно и резко начнет обращаться в лед при нагреве.
Данный
эффект, как открыли Любомирский (он на фото под заголовком) и его
коллеги, получается при контакте воды с пироэлектриками. Последние
представляют собой материалы, способные при росте или падении
температуры создавать на своей поверхности временные нескомпенсированные
электрические заряды.
По результатам экспериментов с водой на
кристалле LiTaO3 и на квазиаморфной тонкой пленке SrTiO3 ученые
установили, что появление положительных зарядов на поверхности этих
веществ способствует кристаллизации H2O, а отрицательных зарядов,
напротив, снижает температуру замерзания воды. Это, в свою очередь,
приводит к интересным явлениям.
Так, капельки воды, охлажденные
на отрицательно заряженной поверхности LiTaO3 до 11 градусов ниже нуля
(и остающиеся при этом жидкими), мгновенно замораживаются при повышении
температуры до -8 °C, поскольку пироэлектрик в этот момент меняет заряд
поверхности на положительный.
Также авторы эксперимента,
используя рентген, установили, что на положительно заряженной
поверхности замораживание начинается с раздела твердое тело/вода, а на
отрицательно заряженной поверхности лед растет с границы вода/воздух.
Вероятно, это связано с поляризацией молекул воды (электронные облака в
которой смещены в сторону кислорода) и притягиванием (или отталкиванием)
того или иного ее края к заряженной поверхности пироэлектрика.
"Разница
между положительным и отрицательным зарядами была неожиданной", —
прокомментировал наблюдаемые эффекты Любомирский, пишет membrana со
ссылкой на Science.
Понимание всех тонкостей взаимодействия воды и
пироэлектриков может дать богатую пищу для размышлений о защитных
процессах в тканях холоднокровных животных, попадающих в лед, а также
может привести к новым методам криоконсервации клеток и тканей, защиты
сельскохозяйственных растений от замерзания и искусственной генерации
облаков.
| 
