Skøjteløb på vandet, også når det er rigtig koldt

Det yderste lag af is opfører sig som flydende vand, selv ved en temperatur på –30°C. Fysikere ved AMOLF har uigendriveligt demonstreret dette ved hjælp af en moderne overfladefølsom måleteknik. Ved lavere temperaturer, imidlertid, vandlaget bliver stadig tyndere. Forskerne rapporterer deres resultater i tidsskriftet Angewandte Chemie .

En af grundene til, at is er så glat, er, at det yderste lag minder mere om en væske end et fast stof. Forskere fra Amsterdam har nu eksperimentelt påvist, at isens overflade har de samme egenskaber som flydende vand, selv ved –30°C. Dette tynde lag vand forklarer også, hvorfor to isterninger kan fryse sammen, når de kommer i kontakt, hvilket ikke sker med andre materialer.

AMOLF-forskerne Wilbert Smit og Huib Bakker undersøgte styrken af ​​bindingerne mellem vandmolekyler i det øverste lag af is. Da overfladen er meget tynd, de brugte en følsom teknik, der kun kan visualisere adfærden af ​​overfladens yderste molekyler. I tidligere bestræbelser, måleudstyret kunne ikke skelne mellem det øverste lag og resten af ​​isen.

De to forskere fandt ud af, at væskens yderste lag blev stadig tyndere, efterhånden som temperaturen faldt, fra fire molekylære lag ved –3°C til to molekylære lag ved –30°C. Efterhånden som isen afkøles yderligere, selv det yderste lag bliver til sidst frosset. Det er en af ​​grundene til, at is bliver mindre glat ved temperaturer under –30°C. Under disse omstændigheder, skøjteløb bliver stadig sværere.

Forskerne brugte en avanceret teknik kaldet sum-frekvensgenereringsspektroskopi. Denne teknik gør det muligt at registrere overfladens adfærd meget specifikt, uden at videregive oplysninger om området nedenunder. Hvis overfladen er belyst med to intense lysstråler af meget hurtige (femtosekunder) lasere, derefter, under de rette forhold, de to lysstråler interagerer kun med molekylerne på overfladen. Dette frembringer en lysstråle af en anden farve. Farven og intensiteten af ​​denne stråle indeholder detaljerede oplysninger om overfladens molekylære struktur.