Вчені заморозили воду під час нагрівання
Як відомо, точка замерзання води у звичайних умовах знаходиться на позначці 0º за Цельсієм. Однак останні експерименти в цій галузі показують, що вода може залишатися в рідкому стані за більш низьких температур, і навіть замерзати при нагріванні – у певних умовах. Головний чинник у проведених нещодавно експериментах – електричний заряд поверхні, де розташована вода. Ігор Любомирський (Igor Lubomirsky) з Інституту Вейцмана в Реховоті (Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel) розповідає: «Ми дуже здивовані результатами. Виходить, що за допомогою контролю заряду поверхні можна придушувати чи спонукати формування льоду».
Зазвичай вода замерзає, формуючи кристал льоду навколо будь-якої сторонньої частки. Залишаючись максимально стерильною, точка замерзання зрушується до -42 º C. Така суперохолоджена рідка вода використовується в лабораторіях для кріогенного збереження крові та тканин, вона зустрічається і в природі.
Вчені давно підозрювали, що електричні поля можуть бути використані для налаштування точки замерзання. Молекула води має позитивний заряд з одного боку та негативний – з іншого, що дозволяє електричному полю вибудовувати водяні молекули у суворі формації відповідно до зарядів. Але попередні експерименти ускладнювалися вибором матеріалу для підкладки. Найкраще заряд зберігають метали, проте всі знають, що крига легко утворюється на металі і без електричного впливу. Тому необхідно було знайти такий матеріал, який би не спотворював чистоти впливу електричного заряду.
Любомирський та його колеги замість металу використовували піроелектричний матеріал, який може формувати короткочасний заряд при нагріванні чи охолодженні. Вчені помістили чотири піроелектричнікристала і помістили їх у мідні циліндри. Нижні поверхні двох циліндрів покрили хромом для керування електричним зарядом. На поверхню двох інших циліндрів нанесли оксид алюмінію, щоб поверхня залишалася незарядженою. Всі циліндри помістили в кімнату з підвищеним рівнем вологості, зменшили температуру в ній, поки крапельки води формувалися на кристалах, потім знизили температуру до замерзання води.
Результати виявилися такими: вода на незарядженій поверхні замерзла при -12,5º C, на позитивно зарядженій – при -7º C. Вода на негативно зарядженій поверхні «протрималася» до -18º C. Простота експерименту підтверджує, що ключовим фактором отримання таких результатів став саме тип електричного заряду поверхні, а чи не щось інше.
Замерзання при нагріванні вдалося вдалося здійснити наступним чином. Вода залишалася у рідкому стані при -11º C протягом 10 хвилин (на негативно зарядженій поверхні). Після того, як заряд розсіявся, нагрівання кімнати до -8º C виявилося достатньо, щоб індукувати позитивний заряд на поверхню піроелектричного кристала та заморозити воду.
Поки не до кінця зрозуміло, що спонукає точку замерзання «плавати», однак одним із чинників називається те, як молекули води вибудовані щодо поверхні, де вони замерзають. Вчені ще не визначилися з сферою застосування їхнього відкриття, проте патент на технологію вже оформили. Подальші дослідження у цій галузі прояснять загадкові властивості «плаваючого нуля».