Ученые получили в лаборатории пятиугольный снег.

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

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.

Оригинал статьи находится на сайте Lenta

Ссылки по теме

- A Novel One Dimensional Ice Structure Built from Pentagons - препринт статьи на сайте Университетского колледжа Лондона

От редакции

О том, почему вода при свободном падении на морозном воздухе образует симметричные шестиугольные снежинки, задавался вопросом еще известный астроном и математик Иоганн Кеплер. Но похоже, что вода готовит нам еще много сюрпризов!.. Поистине, удивительные предания о древних алхимиках звучат все менее и менее фантастично.

О других загадках связанных с этой удивительной жидкостью, читайте на страницах нашего журнала Тайна живой Воды и Благословен Великий океан. О не всегда понятных для современного человека методах и приемах алхимиков читайте в февральском выпуске нашего журнала.