Ледяная цепочка на медной поверхности. Атомы меди показаны коричневым цветом, кислорода - красным, а водорода - белым. Иллюстрация авторов исследования

Ученые получили в лаборатории пятиугольный снег

В рамках исследования ученые получали сверхтонкий слой льда на металлической поверхности. Для этого специально подготовленная медная поверхность при температуре минус 172 градуса по Цельсию обрабатывалась водным паром.

В результате подобной обработки на поверхности образовывались одномерные ледяные структуры толщиной всего в один атом и шириной около нанометра. При помощи сканирующего туннельного микроскопа и инфракрасной спектрометрии исследователям удалось установить, что цепочки состоят из пятиугольников (см. иллюстрацию), в вершинах которых находятся молекулы воды.

Ранее предполагалось, что при образовании упорядоченной структуры льда молекулы воды собираются в шестиугольники (на результаты можно посмотреть здесь).

Теоретический анализ, проведенный авторами работы, показал, что пятиугольники образуются в результате взаимодействия воды с металлической поверхностью. Согласно вариационным принципам в физике, система стремится к состоянию с наименьшей потенциальной энергией. При взаимодействии воды с поверхностью описанная пятиугольная структура формируется именно потому, что обеспечивает льду минимальное возможное значение потенциальной энергии.

По словам исследователей, формирование ледяных кристаллов играет значительную роль в биологии и науках об атмосфере. Новые результаты позволят лучше понять, каким образом вода замерзает в присутствии каких-либо примесей.

Ссылки по теме
- A Novel One Dimensional Ice Structure Built from Pentagons - препринт статьи на сайте Университетского колледжа Лондона
- Лонсдейлит оказался в полтора раза тверже алмаза - Lenta.ru, 13.02.2009
- Нанотрубки позволили производить метан из воды и углекислого газа - Lenta.ru, 06.02.2009
- Физики впервые превратили графен в графан - Lenta.ru, 02.02.2009

Сайты по теме
- Университетский колледж Лондона
- Сканирующий туннельный микроскоп в Википедии