“Bir bardak su donduğunda, buz önce cam-su arayüzeyinde oluşur ve daha sonra yavaş yavaş içeri doğru ilerler.” Bu basit gözlem, bilim insanlarını yıllardır şaşırtıyor. Şimdi, Tokyo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, suyun buza nasıl dönüştüğüne dair çığır açan bir keşif açıkladılar ve bu, çeşitli endüstrilerde devrim yaratma potansiyeline sahip.
4 Haziran 2025'te Journal of Colloid and Interface Science'ta yayınlanan çalışma, su donduğunda meydana gelen moleküler dansı inceliyor. Ekip, süreci incelemek için gelişmiş moleküler dinamik simülasyonları kullandı. Yüzeylere yakın mikroskobik ortamın buz çekirdeklenmesinde kritik bir rol oynadığını buldular.
Araştırma, bir yüzeye yakın iki su monokatmanının iki katmanlı bir altıgen kafes halinde düzenlendiğini ortaya koydu. Bu yapı, buz oluşumunu teşvik eden bir iskele görevi görür. Ekip ayrıca, yüzeyin su moleküllerine olan çekiminin tam olması gerektiğini keşfetti. Çok fazla çekim kafesi bozar, çok azı ise oluşmasını engeller. Bu “Goldilocks bölgesi”, buz oluşumunu nasıl kontrol edeceğimize dair yeni bir anlayış sunuyor.
Bu keşfin etkileri çok büyük. Havacılık, yenilenebilir enerji ve diğer sektörler için buzlanmayı önleyici kaplamaların geliştirilmesine yol açabilir. Bu kaplamalar, buz çekirdeklenmesini teşvik etmek veya engellemek üzere tasarlanabilir. Ayrıca, araştırmacılar, benzer mekanizmaların diğer tetrahedrally bağlı sıvılara uygulanabileceğini ve malzeme bilimi ve yarı iletken üretiminde yeni yollar açabileceğini öne sürüyorlar.
İklim bilimi açısından, bu araştırma bulut oluşumu ve yağış modellerini iyileştirebilir. Yeni bilgiler ayrıca jeomühendislik stratejilerine rehberlik edebilir. Bu çalışma sadece su anlayışımızı derinleştirmekle kalmıyor, aynı zamanda akıllı malzeme tasarımı için de yol açıyor. Suyun gizemlerini çözme arayışında önemli bir ilerlemeye işaret ediyor ve bilim ve teknolojide dönüştürücü uygulamalar vaat ediyor.