نگاهی دقیق به لایه‌های نازک یخ
نگاهی دقیق به لایه‌های نازک یخ
مجله علعمی ایلیاد - در روزهای سرد، بخار آب می‌تواند مستقیماً به یخ تبدیل شده و به صورت لایه‌های نازک سطوح مختلف را بپوشاند. جزئیات این فرآیند دهه‌ها است که فیزیکدانان و شیمیدانان را به خود مشغول کرده است.
اکنون طی مقاله‌ای که در مجله‌ی Nature منتشر شده است، تیمی بین‌المللی از دانشمندان برای اولین بار ساختار اتمی دوبعدی شکل‌گیری این لایه‌های یخ را مورد مطالعه قرار داده‌اند. یافته‌های این مطالعه که از شبیه‌سازی‌های کامپیوتری شروع شده است، منبع الهام‌بخش کارهای آزمایشگاهی شده است و شاید بتواند منجر به تولید موادی شود که بتوان به کمک آن‌ها آسان‌تر این لایه‌های یخی را زدود.
«جوزف فرانسیسکو» از دانشگاه پنسیلوانیا به‌عنوان نویسنده‌ی مقاله، می‌گوید: «یافته‌های ما دید سنتی درباره‌ی شکل‌گیری لایه‌های یخ را با چالش موجه می‌کند. دانستن ساختار یخ از اهمیت بالایی برخوردار است؛ آب‌های کم عمق در همه جای طبیعت یافت می‌شوند و نقشی مهم در طیف وسیعی از علوم شامل علم مواد، شیمی، زیست‌شناسی و هواشناسی بازی می‌کنند. این موضوع اهمیت عملی بالایی نیز دارد. به‌عنوان مثال تشکیل لایه‌های نازک یخ روی پره‌های توربین‌های بادی می‌تواند عملکرد آن‌ها را مختل کند و به همین دلیل باید آن‌را زدود. اگر برهمکنش بین آب و سطوح را درک کنیم، می‌توانیم مواد جدیدی بسازیم که زدودن یخ را آسان‌تر کند.»
آزمایشگاه فرانسیسکو در سال‌های اخیر مطالعات زیادی در زمینه‌ی آب و برهمکنش آن با سطوح جامد انجام داده است. وی می‌گوید: «ما به شیمی یخ در نقطه‌ی گذار از فاز گاز به جامد علاقمند شدیم. این اتفاق به صورت مرسوم در اتمسفر زمین رخ می‌دهد.»
برای درک این موضوع، دانشمندان رشد یخ در دو بعد و در واقع لایه‌های یخ شامل تنها چند مولکول آب را تحت بررسی دقیق‌تر قرار دادند. آن‌ها طی مطالعات گذشته با استفاده از روش‌های محاسباتی و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان داده‌اند که بسته به آب‌دوست بودن یا آب گریز بودن سطح، نحوه‌ی شکل‌گیری یخ روی آن متفاوت است. اکنون در این کار جدید، دانشمندان شبیه‌سازی‌های خود را در دنیای واقعی اثبات کردند.
تیم محققین از میکروسکوپ اتمی قدرتمندی استفاده کردند و توانستند اطلاعات ساختاری یخ را با جزئیات دقیق کشف کنند. آن‌ها دریافتند زمانی که یخ در دو بعد در حال رشد است، الگوهای رشد متفاوتی دارد. دانشمندان در نظر دارند که با ادامه‌ی همکاری‌های خود، کارهای تئوری و آزمایشگاهی را در این زمینه ادامه دهند تا نحوه‌ی ایجاد یخ سه بعدی پس از یخ دو بعدی را دقیق‌تر مطالعه کنند.