Физики раскрыли, как управлять нуклеацией льда

Исследователи из Токийского университета выяснили, почему лёд чаще всего образуется у границ воды, а не в её толще. Они провели серию симуляций и показали, что на микроскопическом уровне процесс начинается вблизи поверхностей, где молекулы воды образуют упорядоченные слои.

Обычно лёд формируется при 0 °C, но его появление требует особых условий — зародышей кристаллов. Учёные объяснили, что решающим фактором становится структура воды в двух первых слоях у поверхности. Именно там молекулы выстраиваются в гексагональные узоры, с которых начинается кристаллизация.

Гидрофильность поверхности тоже влияет: если она слишком сильная, структура нарушается. Чтобы лёд образовался, нужно сбалансированное взаимодействие — не слишком сильное, но и не слишком слабое. Это открытие может помочь создавать покрытия против обледенения или разрабатывать материалы с управляемой кристаллизацией.

Такой механизм может быть актуален и для других веществ, например, кремния или углерода. Это расширяет возможности в климатических исследованиях и технологиях, связанных с производством полупроводников.