Árpád
-3 °C
4 °C
Index - In English In English Eng

Elektromos töltéssel módosítható a víz fagyáspontja

2010.02.10. 16:30
Az izraeli Weizmann Tudományos Intézet munkatársa, Igor Lubomirsky kutatásai azt mutatják, hogy attól függően, hogy poztív vagy negatív töltésű felületre helyezünk vizet, annak fagyáspontja megváltozhat.

A víz alapvetően akkor fagy meg, ha van valamilyen részecske, például
por, amely körül jégkristályok képződhetnek. Ilyen részecskék nélkül, a
víz -42 Celsius-fokig folyékony halmazállapotban marad. Ez az
úgynevezett szuperhideg víz nem csak a laborban, de a természetben is
nagyon hasznos lehet - a békák és halak ugyanis ennek köszönhetően
képesek átvészelni a telet, de erre a alapozzák a modern kriogenikus
kutatásokat is, azaz a science-fiction filmekből már ismert hibernációt,
a vér és a szövetek hosszútávú megőrzését.

A tudósok régóta gyanították, hogy az elektromos töltések
felhasználhatók a víz fagyásának befolyásolására, mivel a vízmolekulák
két végükön pozitív és negatív töltésekkel rendelkeznek, így
elektromosság hatására képesek lehetnek kiindulópont nélkül is szilárd
állapotba rendeződni. A korábbi kutatásokat azonban befolyásolták a
felhasznált anyagok - mivel a legjobb vezetők a fémek, korábban mindig
ezeket használták a kísérleteknél, a fémfelületen azonban elektromosság
nélkül is gyorsan kialakul a fagyás, így nem tudhatták, hogy ezért valójában az elektromos töltés, vagy a fémek valamilyen speciális tulajdonsága a felelős.

Az új kísérletekhez a tudósok piroelektromos anyagot használtak fel,
amely hőmérsékletváltozás hatására alakít ki rövid életű elektromos
töltésű mezőt maga körül. Így míg elektromos töltés nélkül a víz
átlagosan -12.5 fokon fagyott meg a kísérlet adott körülményei között,
tudósok ezt képesek voltak -7 és -18 Celsius-fokra módosítani, a
töltések irányától függően.

Jeget serpenyőben

Lubomirsky csapata képes volt ezen kívül úgy megfagyasztani a vizet,
hogy felmelegítették azt. A vízcseppek folyékony halmazállapotban
maradtak -11 fokon, negatív töltés mellett, mikor azonban a töltés
elenyészett és a szobát -8 fokra melegítették fel, a víz a
felületen emiatt kialakult pozitív töltésnek köszönhetően megfagyott.
Lubomirsky szerint "ez a viselkedés rendkívül érdekes, hiszen ebben az
esetben és ezen a felületen a vizet akkor fagyaszthatod meg, ha
felmelegíted".

Bár az intézet egy másik kutatója, Meir Lahav szerint egyelőre nem
tervezik az eredmények felhasználását a kriogenikában, a kutatócsapat
már be is adta a szabadalmi kérelmet. "A jég nukleációja egy olyan
alapvető probléma, amelyet hogy ha képesek vagyunk jobban megérteni, biztos, hogy a felhasználási mód hamarosan megjelenik" - mondta el Lahav.