دانشمندان برای اولین بار یک میکروسکوپ را منجمد کردند

به گزارش گروه دانش و فناوری،   این مطالعه نشان داد که سختی سطح یخ در ۱-اکتانول بسیار بیشتر از برآورد قبلی است.

به نقل از آی‌ای، برای اولین بار، محققان دانشگاه کوبه ژاپن به رهبری اونیشی هیروشی(ONISHI Hiroshi) شکل دقیق یخ را در سطح مشترک بین یخ و مایع مشاهده کردند.

با توجه به پیچیدگی کار، محققان از راه حل‌های خلاقانه برای مشاهده این پدیده از جمله یخ زدایی و خنک کردن سیستم میکروسکوپ در جعبه یخ استفاده کردند تا بتوانند اندازه‌گیری‌های دقیقی را به دست آورند.

آنها همچنین با انواع مختلف مایعات آزمایش انجام دادند تا بفهمند چگونه روی سطح یخ تأثیر می‌گذارند. از آنجایی که یخ در بیشتر مواقع توسط مایع احاطه شده است، لغزنده است، کلید درک این رابطه مرموز بین یخ و مایع در بزرگنمایی این لایه مایع نهفته بود.

مطالعه یخ

محققان اظهار داشتند که برای اولین بار ایده اندازه‌گیری یخ در ضد یخ با دمای کمتر از صفر درجه سانتی‌گراد به ذهن‌شان خطور کرد. این شرایط باعث می‌شود که وضعیت یخ ثابت بماند تا آنها بتوانند این پدیده را بدون آغاز آب شدن یخ بررسی کنند.

با این حال، طبق بیانیه مطبوعاتی، آزمایش‌ها به مقدار کافی آزمون و خطا نیاز داشتند تا در نهایت به راه‌حلی نوآورانه برسند.

محققان دانشگاه کوبه توضیح می‌دهند: ما دریافتیم که باید کل سیستم میکروسکوپ را در یک جعبه خنک‌کننده سرد کنیم و برای اطمینان از اینکه میکروسکوپ اتمی که یک ابزار اندازه‌گیری دقیق است، می‌تواند در دماهای زیر صفر به طور پایدار عمل کند، کمی هوشمندی لازم بود.

یخ بدون این لایه مایع دارای «ستون‌های یخی» با ارتفاع حدود ۲۰ نانومتر است. در شرایط ضد یخ، مسطح است و گاه به گاه یک لایه مولکولی ارتفاع دارد.

محققان می‌گویند: ما فکر می‌کنیم که سطح صاف از طریق انحلال جزئی و تبلور مجدد سطح یخ در مایع ۱-اکتانول(ضد یخ) تشکیل شده است.

آنها همچنین با مایعاتی مانند الکل آزمایش انجام دادند که سطح یخ و همچنین سختی آن را تغییر داد. این امر اهمیت اندازه‌گیری این رابطه بین یخ و مایع را به طور اساسی بیان می‌کند، اگرچه ممکن است سطحی به نظر برسد.

محققان انتظار دارند که بتوانند وضوح میکروسکوپ را به تک مولکول‌های آب افزایش دهند و از روش‌های اندازه‌گیری غیر از میکروسکوپ اتمی استفاده کنند. به این ترتیب، آنها امیدوارند که بتوانند دامنه کاربردهای احتمالی اندازه‌گیری‌های سطح مولکولی رابط یخ-ضد یخ را گسترش دهند.

پدیده مایع روی یخ

سطح یخ با آب مایع پوشیده شده است که به نظر می‌رسد یک پدیده است. جالب اینجاست که دانشمندان هنوز نمی‌دانند چرا همیشه یک لایه نازک از آب روی سطح یخ وجود دارد.

آنها گزینه فشار را پیشنهاد کرده‌اند. با این حال، این به طور کامل توضیح نمی‌دهد که چرا همه یخ‌ها دارای این لایه لغزنده هستند.

از آنجایی که تبدیل یخ به آب به سرعت اتفاق می‌افتد، دانشمندان هنوز رابطه بین یخ و آب را مشاهده نکرده‌اند. محققان این مطالعه با تنظیماتی که در ابزارها و فرآیند انجام دادند، توانستند ماهیت یخ را مانند قبل مشاهده کنند و امیدواریم که معمای وجود آب در سطح یخ را حل کنند.

این یافته‌ها در مجله Chemical Physics منتشر شد.

انتهای پیام