Gli scienziati congelano l’acqua con il calore

Immaginate l’acqua che si congela solida anche mentre si riscalda. Questi sono i bizzarri trucchi di cui gli scienziati hanno scoperto che l’acqua è capace.

La credenza popolare sostiene che l’acqua congeli a 32 gradi Fahrenheit (0 gradi Celsius). Sorprendentemente, se l’acqua si trova in una bottiglia liscia e priva di polvere, può rimanere liquida fino a meno 40 gradi F (meno 40 gradi C) in quella che viene chiamata forma “supercooled”. La polvere e le superfici ruvide con cui l’acqua si trova normalmente a contatto in natura possono servire come i noccioli attorno ai quali si formano i cristalli di ghiaccio.

Ora il ricercatore Igor Lubomirsky del Weizmann Institute of Science di Rehovot, Israele, e i suoi colleghi hanno scoperto un altro modo per controllare il punto di congelamento dell’acqua – attraverso quelli che sono chiamati film sottili piroelettrici quasi-amorfi. Queste superfici cambiano la loro carica elettrica a seconda della loro temperatura.

Quando le superfici piroelettriche sono caricate positivamente, l’acqua diventa più facile da congelare, e quando hanno una carica negativa, diventa più difficile da congelare.

I ricercatori hanno visto che l’acqua super raffreddata può congelare mentre viene riscaldata, a condizione che la temperatura cambi anche la carica superficiale. Per esempio, quando l’acqua super-raffreddata si trova su una superficie di tantalato di litio caricata negativamente, si congela immediatamente quando la superficie viene riscaldata a 17,6 gradi F (meno 8 gradi C) e la sua carica passa a positiva.

Curiosamente, le superfici caricate positivamente ispirano l’acqua super-raffreddata a congelare dal basso verso l’alto, mentre le superfici caricate negativamente la fanno congelare dall’alto verso il basso. Questo ha probabilmente a che fare con il modo in cui le molecole d’acqua si orientano – gli atomi di ossigeno caricati negativamente nelle molecole d’acqua puntano naturalmente verso le superfici caricate positivamente, mentre il contrario è vero per gli atomi di idrogeno.

“La differenza tra la carica positiva e negativa era inaspettata”, ha detto Lubomirsky.

La capacità di controllare meglio la temperatura di congelamento dell’acqua super-raffreddata potrebbe essere fondamentale per una varietà di applicazioni, tra cui la sopravvivenza degli animali a sangue freddo, la crio-conservazione di cellule e tessuti, la protezione delle colture dal congelamento, e la capacità di capire e innescare la formazione delle nuvole.

Gli scienziati hanno dettagliato le loro scoperte nel numero del 5 febbraio della rivista Science.

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