Een nieuwe studie van de Universiteit van Saarland, geleid door professor Martin Müser en zijn collega's Achraf Atila en Sergey Sukhomlinov, stelt een meer dan honderd jaar oude theorie over de gladheid van ijs ter discussie. De traditionele verklaring, die stelt dat druk en wrijving ijs doen smelten en zo een glijlaag creëren, wordt door dit onderzoek in twijfel getrokken. De bevindingen zijn gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Physical Review Letters.
De ontdekking, die de bijna tweehonderd jaar oude theorie van James Thomson uitdaagt, suggereert dat de interactie tussen moleculaire dipolen in het ijs en in contactmakende materialen, zoals schoenzolen, de primaire oorzaak is van gladheid. Dit in tegenstelling tot de eerdere aanname dat druk en wrijving een significante rol spelen bij de vorming van de dunne vloeibare laag op het ijsoppervlak.
Watermoleculen bezitten een partiële positieve en negatieve lading, wat hen polariteit geeft. In de geordende kristalstructuur van ijs zijn deze dipolen netjes gerangschikt. Wanneer een object, zoals een schoenzool of schaats, in contact komt met ijs, verstoren de dipolen in dat object de geordende structuur van de ijsmoleculen. Deze verstoring leidt tot een ongeordende, vloeistofachtige film aan het grensvlak, wat de gladheid verklaart.
Het onderzoek suggereert tevens dat deze dipoolinteracties zelfs bij extreem lage temperaturen, nabij het absolute nulpunt, actief blijven. Hoewel de resulterende laag bij zulke lage temperaturen extreem stroperig wordt, vergelijkbaar met honing, wat skiën of schaatsen bemoeilijkt, is de aanwezigheid van de laag zelf een belangrijke correctie op eerdere aannames.
Deze bevindingen hebben niet alleen implicaties voor alledaagse interacties met ijs, maar werpen ook een nieuw licht op fundamentele mechanismen van materiaalvervorming en wrijving op moleculair niveau. Dit kan leiden tot de ontwikkeling van innovatieve materialen en oppervlakken die beter bestand zijn tegen ijsvorming, wat de veiligheid en prestaties in diverse toepassingen, van wintersport tot transport, aanzienlijk kan verbeteren.