Billeddannelse i atomopløsning viser, hvorfor isen er så glat

Et hold fysikere tilknyttet flere institutioner i Kina har afsløret årsagen bag isens glatte. I deres undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Nature , brugte gruppen atomkraftmikroskopi til at se nærmere på overfladen af ​​is ved forskellige temperaturer.

Tidligere forskning og en masse anekdotiske beviser har vist, at is er glat, selv når temperaturen er et godt stykke under frysepunktet. Forskning har antydet, at dette skyldes en forsmeltningsbelægning, der udvikler sig på overfladen, som tjener som smøremiddel.

I denne nye undersøgelse brugte forskerholdet et atomkraftmikroskop udstyret med et carbonmonoxidatom på spidsen for at få et bedre overblik over strukturen af ​​normal is og dens præ-smeltebelægning.

Forskerne begyndte med at køle is inde i mikroskopkammeret til -150°C og derefter bruge mikroskopet til at se på dets atomare struktur. De kunne se, at den indre is (kendt som is Ih) og isen ved overfladen var forskellige.

Isen Ih var som forventet arrangeret i stablede sekskanter. Isen på overfladen var derimod kun delvist sekskantet. Forskerne fandt også defekter i isen ved grænsen mellem de to typer is, der opstod, da de forskellige isformer mødte hinanden.

Forskerne hævede derefter temperaturen i kammeret en smule, hvilket resulterede i mere uorden, da forskellene i form blev mere udtalte. Holdet lavede derefter en simulering, der viste, hvordan en sådan forstyrrelse ville påvirke overfladen som en hel enhed - den viste, at lidelsen udvidede sig hele vejen hen over overfladen, hvilket gav isen et væskelignende udseende, der ville være glat, hvis man træder på det.

Forskerholdet forklarer, at grunden til, at deres eksperimenter blev udført ved så lave temperaturer, var, at mikroskopet skulle betjenes i et vakuum; varmere temperaturer ville have ført til sublimering, hvilket gjorde det vanskeligt at studere isen på atomniveau.

De bemærker også, at de planlægger at fortsætte deres undersøgelse ved at bruge korte laserudbrud til at opvarme isen i meget korte tider, så de kan se, hvad der sker under varmere forhold.