과학자들이 독특하고 새로운 형태의 얼음을 발견했습니다

일본 연구자들은 과냉각수에서 얼음 결정을 형성하는 데 도움이 될 수 있는 ice-0라고 불리는 새로운 형태의 얼음을 발견했습니다. 그들의 연구는 ice-0와 유사한 구조로 인해 물방울 표면 근처에서 얼음 핵 생성이 발생할 수 있음을 밝혀 오랜 논쟁을 해결했습니다. 이러한 결과는 얼음 형성에 대한 이해를 높여 기후 연구, 식품 과학을 포함한 다양한 분야에 중요한 의미를 갖습니다.

얼음은 대부분의 사람들이 생각하는 것보다 더 복잡합니다. 과학은 압력과 온도의 다양한 조합에서 형성되는 20가지 이상의 다양한 유형의 얼음을 식별합니다. 우리가 음료를 식히기 위해 사용하는 첫 번째 얼음은 지구상에서 자연적으로 발생하는 몇 안 되는 형태 중 하나입니다. 최근 일본 연구자들은 과냉각수에서 얼음 결정을 형성하기 시작할 수 있는 특이한 형태의 얼음인 ice 0이라는 또 다른 유형을 발견했습니다.

액체 물 표면 근처의 얼음 형성은 얼음 0으로 알려진 희귀한 유형의 얼음과 유사한 구조를 가진 작은 결정질 전구체에서 시작될 수 있습니다. 네이처커뮤니케이션즈도쿄 대학 산업 과학 연구소의 사회 협력 연구 부서 “얼음 보호 과학”의 연구원들은 이러한 얼음과 같은 구조로 인해 물방울이 핵이 아닌 표면 근처에서 얼 수 있음을 보여주었습니다. 이 발견은 오랜 미스터리를 해결하고 얼음이 어떻게 형성되는지에 대한 우리의 이해를 재정의하는 데 도움이 될 수 있습니다.

빙하 코어 형성 과정

얼음 핵생성으로 알려진 얼음 결정화는 일반적으로 불균일하게, 즉 고체 표면에서 발생합니다. 이는 일반적으로 액체가 고체와 ​​만나는 물통 표면에서 발생할 것으로 예상됩니다. 그러나 이 새로운 연구는 얼음 결정화가 공기와 만나는 수면 바로 아래에서도 발생할 수 있음을 보여줍니다. 여기서 얼음은 얼음 0과 동일한 특징적인 원형 구조를 가진 작은 전구체 주위에서 결정화됩니다.

“시뮬레이션은 물방울이 등온 조건 하에서 자유 표면 근처에서 결정화될 가능성이 더 높다는 것을 보여주었습니다. 이는 결정화가 표면에서 더 쉽게 발생하는지 아니면 내부에서 더 쉽게 발생하는지에 대한 오랜 논쟁을 해결합니다”라고 이번 연구의 주 저자인 Gang Sun은 말했습니다. .

도쿄대학교 산업과학연구소 연구원들은 최근 발견된 희귀한 유형의 얼음과 유사한 구조를 통해 얼음이 수면 근처에서 형성되기 시작한다는 사실을 발견하여 얼음 형성을 더 잘 이해하는 데 도움을 주었습니다. 출처: 도쿄대학 산업과학연구소

얼음 전구체 0

Ice 0의 전신은 과냉각수와 매우 유사한 구조를 가지고 있어 일반 얼음 구조로 직접 형성될 필요 없이 물 분자가 더 쉽게 결정화될 수 있습니다. 작은 얼음 전구체는 물의 표면 장력으로 인한 부압 효과의 결과로 자발적으로 형성됩니다. 이러한 전구체로부터 결정화가 시작되면 얼음 0과 유사한 구조는 더 일반적인 얼음 I로 빠르게 재배열됩니다.

주저자 다나카 하지메(Hajime Tanaka) 박사는 “수면 결정화 메커니즘에 대한 발견은 기후 연구, 식품과학 등 물 결정화가 중요한 역할을 하는 다양한 분야에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”며 이번 연구의 광범위한 시사점을 강조했다. 역할.”

얼음과 그것이 어떻게 형성되는지에 대한 더 자세한 이해는 다양한 연구 분야에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이 연구는 예를 들어 얼음과 같은 0 전구체를 통한 얼음 형성이 구름과 같은 작은 물방울에 더 뚜렷한 영향을 미칠 수 있는 기상학에서 특히 흥미로울 수 있습니다. 얼음을 이해하면 식품 과학부터 에어컨에 이르기까지 기술 분야에서도 이점을 얻을 수 있습니다.

참고: “부압 영역에서 형성된 전구체로 인한 물의 표면 유도 결정화”, 강선 및 다나카 하지메, 2024년 7월 26일, 네이처커뮤니케이션즈.
도이: 10.1038/s41467-024-50188-1