A tudósok hővel fagyasztják le a vizet

Képzeljük el, hogy a víz akkor is megfagy, amikor felmelegszik. Ilyen bizarr trükkökre képesek most a tudósok szerint a víz.

A közhiedelem szerint a víz 32 Fahrenheit-fokon (0 Celsius-fokon) fagy meg. Meglepő módon, ha a víz egy sima üvegben fekszik, és nincs benne por, akkor akár mínusz 40 Celsius-fokig (mínusz 40 fok) is folyékony maradhat, úgynevezett “szuperhűtött” formában. A por és az érdes felületek, amelyekkel a víz a természetben általában érintkezik, olyan magként szolgálhatnak, amelyek körül jégkristályok alakulnak ki.

Most Igor Lubomirsky, az izraeli Rehovotban található Weizmann Tudományos Intézet kutatója és kollégái felfedeztek egy másik módszert a víz fagyáspontjának szabályozására – az úgynevezett kvázi amorf piroelektromos vékonyrétegek segítségével. Ezek a felületek a hőmérséklet függvényében változtatják elektromos töltésüket.

Ha a piroelektromos felületek pozitív töltésűek, a víz könnyebben megfagy, ha pedig negatív töltésűek, nehezebben fagy meg.

A kutatók azt látták, hogy a túlhűtött víz melegítés közben is megfagyhat, amennyiben a hőmérséklet a felületi töltést is megváltoztatja. Ha például a túlhűtött víz negatív töltésű lítiumtantalát felületen van, azonnal megfagy, amikor a felületet 17,6 fokra (mínusz 8 fokra) melegítik, és a töltése pozitívra változik.

A pozitív töltésű felületek furcsa módon arra ösztönzik a túlhűtött vizet, hogy alulról felfelé fagyjon meg, míg a negatív töltésű felületek hatására felülről lefelé fagy meg. Ez valószínűleg azzal függ össze, hogy a vízmolekulák hogyan tájékozódnak – a vízmolekulák negatív töltésű oxigénatomjai természetesen a pozitív töltésű felületek felé mutatnak, míg a hidrogénatomok esetében ez fordítva van.

“A pozitív és negatív töltés közötti különbség váratlan volt” – mondta Lubomirsky.

A szuperhűtött víz fagyási hőmérsékletének jobb szabályozhatósága kritikus fontosságú lehet számos alkalmazás szempontjából, beleértve a hidegvérű állatok túlélését, a sejtek és szövetek kriokonzerválását, a termények fagyás elleni védelmét, valamint a felhőképződés megértésének és kiváltásának képességét.

A tudósok a Science című folyóirat február 5-i számában részletezték eredményeiket.

• A tudomány legnépszerűbb mítoszai
• A forró víz gyorsabban fagy meg, mint a hideg víz?
• Top 10 legnagyobb rejtély a tudományban