Bilim insanları alışılmadık yeni bir buz formu keşfetti

Japonya’dan araştırmacılar, aşırı soğutulmuş suda buz kristallerinin oluşmasına yardımcı olabilecek, ice-0 adı verilen yeni bir buz formu keşfettiler. Çalışmaları, buz-0 benzeri yapılar nedeniyle su damlacıklarının yüzeyinin yakınında buz çekirdeklenmesinin meydana gelebileceğini ve uzun süredir devam eden bir tartışmayı çözdüğünü ortaya koyuyor. Bu sonuçlar, buz oluşumuna ilişkin anlayışımızı geliştirerek, iklim çalışmaları ve gıda bilimi de dahil olmak üzere çeşitli alanlar için önemli çıkarımlara sahiptir.

Buz, çoğu insanın fark ettiğinden daha karmaşıktır; bilim, farklı basınç ve sıcaklık kombinasyonları altında oluşan yirmiden fazla farklı buz türünü tanımlamaktadır. İçeceklerimizi soğutmak için kullandığımız ve ilk buz olarak bilinen tür, Dünya’da doğal olarak oluşan birkaç formdan biridir. Son zamanlarda, Japonya’dan araştırmacılar başka bir tür keşfettiler: aşırı soğutulmuş suda buz kristalleri oluşturmaya başlayabilen alışılmadık bir buz türü olan buz 0.

Sıvı suyun yüzeyine yakın buz oluşumu, buz 0 olarak bilinen nadir bir buz türüne benzer yapıya sahip küçük kristal öncüllerden başlayabilir. Doğa İletişimiTokyo Üniversitesi Endüstriyel Bilimler Enstitüsü Sosyal İşbirliği Araştırma Bölümü “Buzdan Korunma Bilimi”nden araştırmacılar, bu buz benzeri yapıların, bir su damlasının çekirdeğinden ziyade yüzeyine yakın bir yerde donmasına neden olabileceğini gösterdi. Bu keşif uzun süredir devam eden bir gizemi çözüyor ve buzun nasıl oluştuğuna dair anlayışımızı yeniden tanımlamamıza yardımcı olabilir.

Buz oluşumu süreci

Buz çekirdeklenmesi olarak bilinen buz kristalizasyonu genellikle heterojen olarak, yani katı bir yüzey üzerinde meydana gelir. Bunun normalde sıvının katıyla buluştuğu su kabının yüzeyinde meydana gelmesi beklenir. Ancak bu yeni araştırma, buz kristalleşmesinin su yüzeyinin hemen altında, havayla buluştuğu yerde de meydana gelebileceğini gösteriyor. Burada buz, buz 0 ile aynı karakteristik dairesel yapıya sahip olan küçük öncüllerin etrafında kristalleşir.

Çalışmanın baş yazarı Gang Sun, “Simülasyon, bir su damlacığının izotermal koşullar altında serbest yüzeye yakın kristalleşme olasılığının daha yüksek olduğunu gösterdi. Bu, kristalleşmenin yüzeyde mi yoksa dahili olarak mı daha kolay meydana geldiğine dair uzun süredir devam eden tartışmayı çözüyor” diyor. .

Tokyo Üniversitesi Endüstriyel Bilimler Enstitüsü’nden araştırmacılar, buzun, yakın zamanda keşfedilen nadir bir buz türüne benzeyen yapılar yoluyla su yüzeyine yakın bir yerde oluşmaya başladığını keşfetti ve bu, buz oluşumunu daha iyi anlamamıza yardımcı oldu. Kaynak: Endüstriyel Bilimler Enstitüsü, Tokyo Üniversitesi

Buz öncüleri 0

Ice 0’ın öncülleri, aşırı soğutulmuş suya çok benzer bir yapıya sahip olup, su moleküllerinin doğrudan normal buzun yapısına dönüşmesine gerek kalmadan, su moleküllerinin daha kolay kristalleşmesine olanak tanır. Suyun yüzey geriliminin neden olduğu negatif basınç etkilerinin bir sonucu olarak küçük buz öncüleri kendiliğinden oluşur. Bu öncülerden kristalleşme başladığında, buz 0 benzeri yapılar hızla kendilerini daha yaygın olan buz I şeklinde yeniden düzenler.

Baş yazar Hajime Tanaka, bu çalışmanın geniş kapsamlı sonuçlarını vurguladı ve şunları kaydetti: “Su yüzeyi kristalleşme mekanizmasına ilişkin bulguların, su kristalleşmesinin çok önemli olduğu iklim çalışmaları ve gıda bilimi de dahil olmak üzere çeşitli alanlara önemli katkı sağlaması bekleniyor. rol.”

Buzun ve nasıl oluştuğunun daha ayrıntılı anlaşılması, çeşitli çalışma alanlarına paha biçilmez bir bakış açısı sağlayabilir. Bu çalışma, örneğin buz benzeri 0 öncülleri yoluyla buz oluşumunun, bulutlarda bulunanlar gibi küçük su damlacıklarında daha belirgin bir etkiye sahip olabileceği meteoroloji alanında özellikle ilgi çekici olabilir. Buzun anlaşılmasının gıda biliminden iklimlendirmeye kadar teknoloji alanında da faydaları olabilir.

Referans: Gang Sun ve Hajime Tanaka tarafından yazılan “Negatif basınç bölgelerinde oluşan öncüllerden dolayı yüzey kaynaklı su kristalleşmesi”, 26 Temmuz 2024, Doğa İletişimi.
doi: 10.1038/s41467-024-50188-1