Ученые заморозили воду при помощи тепла

Представьте себе, что вода замерзает одновременно с нагреванием. Именно на такие странные вещи, как обнаружили специалисты, способна вода.

Как известно, вода замерзает при температуре 0 градусов по Цельсию. Удивительно, но если вода находится в гладкой бутылке и защищена от попадания в нее мельчайших частичек пыли, то она может сохранять свое жидкое состояние и при температуре минус 8 градусов по Цельсию, находясь в так называемой "переохлажденной" форме.

Пыль и шероховатые поверхности – условия, в которых находится вода в окружающей среде – служат ядром, вокруг которого, при соответствующих температурах и формируются ледяные кристаллы.

В настоящее время же исследователь Игорь Любомирский из института Вейцмана, (Реховот, Израиль) и его коллеги обнаружили еще один способ контролировать температуру замерзания воды – путем использования так называемых квази-аморфных пироэлектрических тонких пленок. Эти пленки могут изменять свой электрический заряд в зависимости от их температуры.

Когда пироэлектрическая поверхность заряжена положительно, воду очень легко можно заморозить, но когда заряд отрицателен, то заморозить воду становится все труднее. Исследователи увидели, что воду в переохлажденном состоянии можно заморозить при нагревании в течение такого периода времени, при котором сохраняется та же температура отрицательного заряда поверхности.

Любопытно, что положительно заряженная поверхность пленки на переохлажденной воде замораживает воду снизу вверх, а отрицательно заряженная поверхность способствует замораживанию ее сверху вниз. Это, вероятнее всего, связано с тем, как молекулы воды ориентируются – отрицательно заряженные атомы кислорода в молекулах воды, естественно, отталкиваются от положительно заряженных поверхностей, то же самое с положительно заряженными атомами водорода.

"Разница, которую мы увидели между положительными и отрицательными зарядами, была очень неожиданной", - сказал Любомирский.

Способность лучше контролировать температуру замерзания переохлажденной воды может быть очень важной в различных аспектах, в том числе и для выживания животных, обитающих в районах с низкими температурами, и для защиты сельскохозяйственных растений от замерзания, и для умения понимать систему образования облаков, и для криоконсервации клеток и тканей.