Недавно коллективу физиков из Германии, Франции и других европейских стран удалось получить жидкую воду с температурой -42,5 С. Это рекордный показатель, который более чем на 1 С превышает результаты предыдущих экспериментов. Для достижения таких температур была использована методика быстрого вакуумного испарения. При этом замер осуществлялся дистанционно, путем учета рассеяния света, зависящего от размера капель.

Особенности переохлажденной воды

В неравновесных условиях жидкость можно охлаждать до температур, которые значительно выходят за пределы границы замерзания, то есть 0 С. Такую воду называют переохлажденной, для сохранения жидкого состояния в ней должны отсутствовать центры кристаллизации.

Достичь такого состояния достаточно сложно, поэтому практически все рекорды в этой области установлены путем охлаждения сверхчистых микрокапель жидкости, размещенных на твердых подложках.

Жидкость в таком состоянии встречается и в природных условиях. Например, в облаках верхних слоев атмосферы. Температура воды в них может составлять до -39 С, при этом она сохраняет жидкую консистенцию.

Такие опыты крайне важны для всех дальнейших исследований низких температур. Такие исследования невозможны без низкотемпературных СЗМ, которые анализируют вещества на молекулярному уровне. Примеры таких устройств - https://nanoafm.ru/produktsiya/nizkotemperaturnye-skaniruyushchie-zondovye-mikroskopy

Особенности нового метода переохлаждения

Установить новый рекорд удалось за счет впервые успешно использованной методики вакуумного испарения. Главный недостаток этого метода – невозможность точного измерения температуры. Именно его и устранила международная команда физиков за счет изучения рассеянного света. Точность этого метода измерения достаточно высока, погрешность составляет всего 0,5 С.

Размер капель жидкости был микроскопическим (около 6 мкм), что и позволило получить рекордные температурные показатели. Но по заверениям физиков новую методику можно применить и для больших объемов.

Согласно расчетам, предел стабильного состояния переохлажденной воды лежит в области – 45 С, вполне возможно, что в ближайшее время ученым удастся достичь его используя новейшую методику.

Также необходимо отметить, что изучение рассеяния света в жидкости дает возможность судить не только о ее температурных показателях. Метод дает ценную информацию о состоянии внутримолекулярных связей между кислородом и водородом, а также межмолекулярных водородных связей. Это позволит получить ценные данные о процессах, проходящих во время кристаллизации льда и построить более точные модели локального и планетарного климата. Такие исследования не обошлись бы без мощных сканирующих микроскопов, такиех как эти - https://nanoafm.ru/produktsiya/skaniruyushchie-zondovye-mikroskopy

Методика может послужить основой для детализации процесса кристаллизации переохлажденных жидкостей. Так как фронт кристаллизации в них двигается с огромной скоростью, для наблюдения за ним потребуется использовать лазерное излучение и сверхскоростные камеры.