Besvarelse af et langvarigt spørgsmål - hvorfor er overfladen af ​​is våd?

Et team af forskere fra Hokkaido University har afsløret et 150 år gammelt mysterium omkring overfladesmeltningen af ​​iskrystaller i miljøer under nul ved at bruge et avanceret optisk mikroskop.

"Is er våd på overfladen":Siden dette fænomen, kaldet overfladesmeltning, blev nævnt af den britiske videnskabsmand Michael Faraday for mere end 150 år siden, spørgsmålet om, hvorfor vand på overfladen af ​​is ikke fryser i et miljø under nul, forblev ubesvaret.

I deres søgen efter den underliggende mekanisme bag overfladesmeltning, holdet brugte et specielt optisk mikroskop udviklet sammen med Olympus Corp. til at observere, hvordan tynde vandlag, eller kvasi-flydende lag (QLL'er), fødes og forsvinder ved forskellige temperaturer og damptryksniveauer.

Ifølge forskernes resultater, tynde vandlag væder ikke isoverfladen homogent og fuldstændigt - en opdagelse, der strider mod konventionel visdom. QLL'er, derfor, ikke er i stand til at eksistere stabilt i ligevægt, og dermed fordampe.

Desuden, holdet opdagede, at QLL'er kun dannes, når isens overflade vokser eller sublimerer, under overmættede eller umættede dampforhold. Dette fund tyder stærkt på, at QLL'er er en metastabil forbigående tilstand dannet gennem dampvækst og sublimering af is, men er fraværende ved ligevægt.

"Vores resultater modsiger den konventionelle forståelse, der understøtter QLL-dannelse ved ligevægt, " siger Ken-ichiro Murata, undersøgelsens hovedforfatter ved Hokkaido Universitet. "Imidlertid, sammenligne energitilstande mellem våde overflader og tørre overflader, det er en følgefølge, at QLL'er ikke kan opretholdes i ligevægt. Overfladesmeltning spiller en vigtig rolle i forskellige fænomener såsom smøring på is, dannelse af et ozonhul, og generering af elektricitet i tordenskyer, som vores resultater kan bidrage til forståelsen af."

Forskningen vil sandsynligvis give en universel ramme til forståelse af overfladesmeltning på andre krystallinske overflader, også.