Forskere forklarer omformingen av vann til is


Å lage is fra flytende vann er enkelt nok. Å finne ut de molekylære prosessene som ligger bak transformasjonen, har imidlertid vist seg å være langt vanskeligere. Men i en rapport som ble publisert i dagboken, beskriver naturforskere at de har brukt en supercomputer for å finne de spesifikke forholdene som kreves for å starte krystallisering av vann til fast is. Tidli

Å lage is fra flytende vann er enkelt nok. Å finne ut de molekylære prosessene som ligger bak transformasjonen, har imidlertid vist seg å være langt vanskeligere. Men i en rapport som ble publisert i dagboken, beskriver naturforskere at de har brukt en supercomputer for å finne de spesifikke forholdene som kreves for å starte krystallisering av vann til fast is.

Tidligere simuleringer av frysing av vann hadde påført kunstige forhold på systemet eller resulterte i en krystallisert tilstand forskjellig fra den som dannes ved atmosfærisk trykk. En detaljert forståelse av vannets fryseprosesser er komplisert av stoffets tilbøyelighet til å oppnå en superkjølt tilstand, der den forblir en væske til tross for at den blir avkjølt godt under dens frysepunkt. Kjølt vann blir til is først etter dannelsen av en såkalt kritisk kjerne som vokser til hele prøven krystalliserer. I det nye arbeidet satte Masakazu Matsumoto og kollegaer på Nagoya University i Japan ut til å avdekke molekylære detaljer om hvordan en slik kritisk kjerne dannes i flytende vann. De beregnede endringer i de relative orienteringene til 512 vannmolekyler ved å bruke beregninger av kreftene som virker på og mellom dem. Det spontane utseendet til flere uvanlig langvarige hydrogenbindinger mellom tilstøtende vannmolekyler, rapporterer de, er det første trinnet med isdannelse. "Den første kjernen endrer seg langsomt form og størrelse til den når et stadium som muliggjør rask ekspansjon, " forfatterne skriver, "som resulterer i krystallisering av hele systemet."

Selv om nybegynnelsen av prosessene på jobb i en fryser ikke vil forandre isen som kommer ut av det, gir funnene mer generell innsikt i krystallisering. Ifølge Srikanth Sastry fra Jawaharlal Nehru-senteret for avansert vitenskapelig forskning i India, kan "forståelse av vannadferdigheten hjelpe oss med å takle andre spørsmål, for eksempel når en væske lett danner et uordnet glass som et viktig problem i utformingen av ikke-krystallinske materialer. "