«Коли склянка води замерзає, лід спочатку матеріалізується на межі вода-скло, а потім поступово просувається всередину». Це просте спостереження спантеличувало вчених протягом багатьох років. Зараз дослідники з Токійського університету представили новаторське відкриття про те, як вода перетворюється на лід, що потенційно може революціонізувати кілька галузей.
Опубліковане 4 червня 2025 року в Journal of Colloid and Interface Science, дослідження заглиблюється в молекулярний танець, який відбувається під час замерзання води. Команда використовувала передові моделювання молекулярної динаміки для вивчення цього процесу. Вони виявили, що мікроскопічне середовище поблизу поверхонь відіграє вирішальну роль у зародженні льоду.
Дослідження показало, що два моношари води поблизу поверхні організовуються у двошарову шестикутну решітку. Ця структура діє як каркас, сприяючи утворенню льоду. Команда також виявила, що притягання поверхні до молекул води має бути саме таким. Надто велике притягання порушує решітку, тоді як надто мале заважає їй формуватися. Ця «зона Золотоволоски» пропонує нове розуміння того, як контролювати утворення льоду.
Наслідки цього відкриття величезні. Це може призвести до розробки протиобмерзаючих покриттів для авіації, відновлюваної енергетики та інших секторів. Ці покриття можна спроектувати так, щоб сприяти або пригнічувати зародження льоду. Крім того, дослідники припускають, що подібні механізми можуть застосовуватися до інших тетраедрично зв’язаних рідин, відкриваючи нові шляхи в матеріалознавстві та виробництві напівпровідників.
З точки зору кліматичної науки, це дослідження може покращити моделі утворення хмар і опадів. Нові знання також можуть керувати геоінженерними стратегіями. Це дослідження не тільки поглиблює наше розуміння води, але й прокладає шлях для розробки розумних матеріалів. Воно знаменує значний прогрес у прагненні розгадати таємниці води, обіцяючи трансформаційні застосування в науці та техніці.