Procesul de transformare dintr-o stare de agregare în alta a unei substanțe chimice probabil că nu se află pe lista gândurilor noastre. Cel mai adesea, știm că acest fenomen se întâmplă: apa expusă la temperaturi scăzute devine gheață, îl acceptăm ca pe un adevăr absolut și trecem mai departe la gândul următor.
Cum și de ce se întâmplă acest fenomen și dacă procesul poate fi moderat este însă subiectul unei analize intense din partea cercetătorilor din domeniul gheții, precum Hadi Ghasemi, profesor de inginerie mecanică la Universitatea din Houston.
Această grupare de cercetători și-a dorit să urmărească procesul de cristalizare a apei în gheață la nivel molecular. Pentru a urmări procesul, Ghasemi raportează faptul că cea mai bună metodă de până acum o reprezintă transformarea fazei apă-gheață până la 2 nm (nanometri) în diametru.
Când Ghasemi a examinat aceste particule minuscule, o descoperire a avut loc. El a reușit să intervină la momentul în care apa îngheață și să mențină stropii în stare lichidă, prin punerea acestora în contact cu o interfață moale, precum geluri sau lipide.
“Am descoperit faptul că o picătură de apă care intră în contact cu o interfață moale, ar putea avea o temperatură de îngheț semnificativ mai mică decât cea cu o interfață dură. De asemenea, o picătură de apă de câțiva nanometri ar putea evita înghețarea până la -44oC dacă se află în contact cu o interfață moale”, relatează Ghasemi în Nature.
Limita temperaturii de îngheț a unei picături de apă este de -38oC. Altfel spus, orice picătură de apă va îngheța la o anumită temperatură cuprinsă între 0oC și -38oC. Înghețul la mai puțin de -38 de grade era inevitabil, până acum.
Procesul de înghețare a unei picături de apă atât de mici joacă un rol critic pentru omenire. Această descoperire ne poate informa în legătură cu supraviețuirea în mediile reci, deoarece o picătură de apă din interiorul unei celule poate duce la ruperea și moartea acesteia, provocând mari dezastre în organism. Un alt rol important îl regăsim și în predicția climei, dar și în cazul conservării de organe pentru transplant sau în cazul anumitor tehnologii expuse la temperaturi extreme ce folosesc apă.
“Căutarea experimentală a temperaturii de îngheț a picăturilor de apă de câțiva nanometri a fost o provocare ce nu fusese rezolvată până acum. Aici, prin intermediul noii metrologii, am reușit să sondăm înghețarea picăturilor de apă de la scara micronilor până la scara de 2 nm”, a declarat Ghasemi.
Descoperirile actuale deslușesc unul dintre marile mistere naturale și contribuie la o mai bună înțelegere a fenomenelor naturale. Totodată, această descoperire oferă direcție pentru dezvoltarea și proiectarea în viitor a sistemelor anti-îngheț în diferite domenii, precum crioconservare, aviație, energie eoliană și multe altele.
Articol de Victoria Nănău
