Odkryto nowy rodzaj lodu w naturze
Na poziomie molekularnym wodny lód, taki jak ten, który wrzucacie czasem do szklanki z napojem, albo na którym ślizgacie się w zimie, może składać się z wielu różniących się od siebie struktur. Wszystkie wariacje, w jakich może występować lód, są do siebie dość podobne, przynajmniej jeśli chodzi o ich wygląd. W kwestii ich właściwości sprawy wyglądają jednak inaczej. To oznacza, że różne układy zestalonych atomów wodoru i tlenu, z których składa się każda cząsteczka wody, mogą reagować i zachowywać się inaczej.
Zacznijmy od tego, co to znaczy, że istnieje nowy rodzaj lodu. Lód to lód, prawda? Nie do końca. Wszyscy znamy tę substancję, lód jest przecież obecny wszędzie na Ziemi i odgrywa istotną rolę w kilku dziedzinach, i to nie tylko takich jak doprowadzenie napoju do odpowiedniej temperatury. Lód jest kluczową substancją w takich procesach jak powstawanie chmur, co wpływa na pogodę a w szerszym sensie na klimat i jego zmiany. Lód jest również niezbędny w procesie krioprezerwacji, czyli np. mrożenia żywności.
Lód jest o wiele bardziej skomplikowany niż się wydaje
Tyle jeśli chodzi o przypomnienie sobie informacji z początków edukacji w szkole podstawowej. Jednak lód ma o wiele bardziej skomplikowaną naturę, niż mogłoby się wydawać. Struktura lodu zależy od warunków środowiskowych, takich jak temperatura i ciśnienie, które panują w momencie jego formowania. W lodzie sześciennym, czyli składającym się z sześcianów, cząsteczki wody i kryształy lodu są ułożone w sześcienny wzór, stąd jego nazwa.
Jak możemy przeczytać we wstępie publikacji w magazynie „Nature”, rola lodu jest określona przez jego zachowanie podczas formowania i związaną z tym strukturę. Nie są one jednak w pełni poznane. "Badanie struktury i dynamiki defektów w lodzie Ic stanowi kluczowy krok w kierunku zrozumienia plastyczności lodu na poziomie molekularnym" twierdzą badacze.
W szczególności w świecie nauki od dawna toczy się debata na temat tego, czy woda może tworzyć tzw. lód sześcienny w procesie zamarzania. Nie chodzi tu oczywiście o sześciokątną kostkę lodu, jaką można znaleźć w zamrażarce. Mowa tu o obecnie nieopisanej dokładnie strukturze lodu sześciokątnego. Do tej pory lód sześcienny był nieodróżnialny od lodu nieuporządkowanego, czyli takiego, który zbudowany jest ze struktur opartych o sekwencje sześcienne, jak np. klasyczna kostka do gry, a także sześciobocznych.
Naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk (CAS) w najnowszym badaniu dokonali, jak twierdzą, czegoś nowego. Stworzyli oni całkowicie czysty lód sześcienny, o technicznej nazwie „Ice Ic”. To odkrycie może mieć ogromny wpływ na niezliczoną liczbę dziedzin życia, począwszy od wytwarzania specjalistycznych tworzyw po walkę z globalnym ociepleniem.
Jedna z takich faz nazywana jest lodem sześciennym i jest przedmiotem ciągłej debaty naukowej. W rzeczywistości niektórzy badacze kwestionowali nawet jego istnienie. Lód, który wcześniej był opisywany jako w dużej mierze sześcienny, może w rzeczywistości być mieszaniną zawierającą inne, bardziej zróżnicowane rodzaje lodu.
Transmisyjna mikroskopia elektronowa
Teraz do gry weszła technika o nazwie „transmisyjna mikroskopia elektronowa” (TEM) polegającej na wykorzystaniu wiązki elektronów do obrazowania obiektów w skali molekularnej. Przy jej użyciu zespół naukowców przyjrzał się formowaniu lodu na płaskich, dwuwymiarowych arkuszach węgla zwanych grafenem w bardzo niskich temperaturach.
Lód, który się uformował, był przede wszystkim lodem sześciennym, z mniejszą ilością bardziej regularnego, heksagonalnego lodu (Ice Ih) obok niego. To, że doszło do utworzenia się lodu o odmiennej strukturze, może dać naukowcom wskazówkę, dlaczego lód sześcienny nie pokazał się prawidłowo w poprzednich eksperymentach.
Póki co, naukowcy przyznają, że konieczne są dalsze badania, aby potwierdzić istnienie i właściwości lodu sześciennego. Chodzi między innymi o zrozumienie, jak defekty w jego strukturze mogą wpływać na jego zachowanie. Zrozumienie tych kwestii może okazać się kluczowe dla badania lodu w górnych warstwach atmosfery, lodu używanego do krioprezerwacji.
