کوچک‌ترین ذرات یخ، حاوی چند مولکول آب هستند؟

کوچک‌ترین ذرات یخ، حاوی چند مولکول آب هستند؟
کوچک‌ترین ذرات یخ، حاوی چند مولکول آب هستند؟
مجله علمی ایلیاد - بر اساس تحقیقات جدید دانشمندان، کوچک‌ترین قطره‌ی آب که امکان شکل‌گیری یخ در آن وجود دارد، باید حاوی ۹۰ مولکول آب باشد. آب بر روی زمین تقریباً همیشه به صورت کریستال‌های شش وجهی وجود دارد. در اتمسفر زمین، خوشه‌های کوچک آب شکل می‌گیرند و سپس یخ می‌زنند و باعث ایجاد کریستال‌های بزرگ‌تر می‌شوند و در نتیجه تولید ابر می‌کنند. به خاطر اثرات ترمودینامیکی، اگر قطر این خوشه‌های آب از یک مقدار معین کمتر باشد، امکان ایجاد یخ به صورت پایدار در آن‌ها وجود ندارد.

سال‌های متمادی طی آزمایش‌های انجام شده و مطالعه‌ی تئوری‌ این مساله، اندازه‌ی خوشه‌های آبی که بتوانند یخ پایدار ایجاد کنند، مورد بررسی قرار گرفته است و آخرین تخمین‌ها این است که بازه‌ی مولکولی این خوشه‌ها باید بین ۹۰ تا ۴۰۰ مولکول را شامل شود.

در گذشته مانعی که بر سر راه مطالعه‌ی آزمایشگاهی این مساله وجود داشت، این بود که سرد کردن خوشه‌های آب خنک با سرعت پایین، به نحوی که کریستال‌های یخ مناسب شکل بگیرند مشکل بود. سرد کردن سریع باعث ایجاد خوشه‌های یخ بی‌شکل می‌شود. اگر خوشه‌ها به آرامی و یکنواخت سرد نشوند، نتیجه‌ی به‌دست آمده ترکیبی ناموزون از فازهای مختلف یخ خواهد بود.

در این مطالعه‌ی جدید، تیمی بین‌المللی از محققین با ترکیب پیشرفت‌های حاصل شده در شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌ها به بررسی دقیق گذار یخ-آب در خوشه‌های با اندازه‌های نانومتری پرداخته‌اند. برای غلبه بر محدودیت ذکر شده در سرعت خنک‌سازی، محققین از پرتوهای مولکولی استفاده کرده‌اند که با منبسط کردن ترکیب آب و آرگون در یک نازل ۶۰ میکرومتری، خوشه‌های با اندازه‌های مطلوب تولید می‌کنند. پرتوی ایجاد شده از سه ناحیه عبور داده می‌شود تا نرخ خنک‌سازی آن پایین آورده شود و شکل‌گیری خوشه‌ها در دمای منفی ۱۲۳ درجه‌ی سانتی‌گراد صورت گیرد. محققین با استفاده از مدل‌های کامپیوتری به شبیه‌سازی خصوصیات نانوقطرات پرداختند. آن‌ها با استفاده از طیف‌سنج مادون قرمز، گذار به کریستال‌های یخ را در خوشه‌ها پایش کردند و دریافتند که آزمایش‌های انجام شده تطابق بالایی با محاسبات تئوری دارند.

دانشمندان طی آزمایش‌ها و همچنین محاسبات تئوری دریافتند که یخ در خوشه‌های ۹۰ تا ۱۵۰ مولکولی متفاوت از دیگر خوشه‌ها رفتار می‌کند. آن‌ها دریافتند که پیش‌بینی‌های انجام شده در سه دهه‌ی قبل در زمینه‌ی اثر اندازه‌ی کوچک خوشه‌ها در گذار به حالت یخ واقعیت دارد.

نتایج این یافته‌ها در کنفرانس آکادمی ملی علوم آمریکا ارائه و چاپ شده است.
مترجمویدا محمودی - مجله علمی ایلیاد
مجله ایلیاد رادر اینستاگرام دنبال کنید...مجله ایلیاد رادر تلگرام دنبال کنید...مجله ایلیاد رادر آپارات دنبال کنید...مطالب مشابه● غلبه بر یکی از محدودیت‌های قانون اول ترمودینامیک● کشف آنزیمی که هوا را به انرژی تبدیل می‌کند● چرا در استوا وزن همه چیز کمتر است؟● طلای موجود بر روی زمین چگونه شکل گرفته است؟● چرا خوردن و آشامیدن قبل از انجام جراحی ممنوع است؟● سنگین‌ترین قطعه طلای جهان کجاست؟● حل معمای ۵۰۰ ساله‌ی لئوناردو داوینچی● چگونه لیزر می‌تواند رعد و برق را متوقف کند؟● دانشمندان با امواج صوت اجسامی را جابه‌جا کردند● چرا برخی رنگ‌ها مانند قهوه‌ای در رنگین‌کمان‌ها نیستند؟ جدیدترین مطالب● آمار سرقت پس از قانون کاهش مجازات ● چطور لکه‌های مداد را از روی دیوار پاک کنیم؟● باکتری‌ها چگونه به مغز حمله می‌کنند؟● دانشمندان گامی دیگر به اینترنت کوانتومی نزدیک‌تر شده‌اند● چطور ویتامین B12 مورد نیاز بدن‌مان را تامین کنیم؟● ورود اورانیوم به خاک چه ارتباطی با کودهای کشاورزی دارد؟● آیا گیاهان هم صدا دارند؟● چطور در خانه توت فرنگی بکاریم؟● شواهد جدید برای مدل استاندارد کیهان‌شناسی● چطور جلوی استفراغ شیرخوار را بگیریم؟● سیاره‌ی ناهید فعالیت‌های آتشفشانی دارد● چطور برای یک سفر کمپینگ آماده شویم؟● قدیمی‌ترین نشانه‌های برخورد شهاب‌سنگ‌ها با زمین● تصویری فوق‌العاده از یک برج پلاسمایی بر روی سطح خورشید● چگونه با عدم تعادل شیمیایی در مغز برخورد کنیم؟● کشف درخشان و داغِ جیمز وب● پنج فایده‌ی دارچین برای سلامتی● کدام حیوان بلندترین گردن را در قلمرو حیوانات داشته است؟● چطور رادیاتور خودرو را تخلیه و تعویض کنیم؟● چگونه از شر مگسک چشم خلاص شویم؟