Misterul formării cristalelor de gheață, rezolvat

Fulgii de zăpadă au de obicei o formă hexagonală, dar în anumite condiţii aceştia pot arăta precum diamantele, conform unui nou studiu realizat în China şi publicat miercuri în jurnalul Nature, transmite XInhua.

Cercetătorii chinezi au descris formarea cristalitelor de gheaţă în timp real, la rezoluţii moleculare, rezolvând misterul legat de îngheţarea apei în structuri cristaline cubice, asemănătoare diamantelor.

Cristalele cubice de gheaţă sunt considerate a fi la baza unui tip particular de halou vizibil în jurul Soarelui sau al Lunii, denumit haloul lui Scheiner. Însă, chiar existenţa cristalelor cubice de gheaţă a fost pusă sub semnul întrebării pentru că detectarea lor în experimente în stare pură este problematică.

În cadrul studiului, desfăşurat sub coordonarea Institutului de Fizică din cadrul Academiei de Ştiinţe din China, s-a făcut apel la imagistica prin microscopie electronică cu transmisie criogenică in-situ şi vapori de apă depuşi pe suport de grafen pentru a surprinde formarea cristalelor de gheaţă direct din vapori, la -170 de grade Celsius.

Ei au descoperit că cea mai mare parte a gheţii rezultate este reprezentată de cristale cubice de gheaţă în fază pură, demonstrând că nuclearea cristalelor cubice de gheaţă este preferenţială pe substraturi la temperatură scăzută. Proporţia de cristale de gheaţă de structură hexagonală creşte în timp.

Unul dintre factorii determinanţi care influenţează formarea acestor cristale cubice de gheaţă este o interfaţă eterogenă, identificabilă uşor în cursul ninsorilor, în care moleculele de apă se ataşează pe suprafaţa unor mici particule de praf, conform studiului.

Imagistica directă în timp real a formării cristalelor cubice de gheaţă rezultată din acest studiu duce la rezolvarea controversei privind acest tip de cristale de gheaţă şi a dus la îmbunătăţirea înţelegerii ştiinţifice cu privire la modul în care gheaţa se formează în diferite condiţii, lucru ce poate avea aplicaţii variate în ştiinţa materialelor, geologie şi climatologie, conform autorilor cercetării.