Лед всегда был скользким предметом. Столь простой, как кубик льда может казаться, ученые долго сбивались с толку о том, почему его поверхность так пленка. Но предстоящая статья по Поверхностной Науке может дать исследователям более устойчивое схватывание поверхностной тонкости льда путем намекания, что его наиболее удаленные молекулы ведут себя как жидкость.
Это дало бы поверхностному слою решительно различные свойства от тех из большой части кристалла, говорит Гэбор Соморджай, поверхностный химик в Лоуренсе Беркли Национальная Лаборатория. Подобный жидкости слой мог объяснить, например, почему он представляет больший интерес для катания на коньках на льду, чем на бетоне.
По словам коллеги Соморджая, Мишеля ван Хова, популярная концепция, что скользкость льда прибывает из вызванного давлением таяния, является неправильной. «Это не удается», говорит ван Хов. «Вы помещаете данные в формулу, и существует недостаточно давления». Скользкий слой, он говорит, там для старта, даже при очень низких температурах.Соморджай и ван Хов обнаружили этот слой, когда они исследовали поверхность тонких слоев льда с низкоэнергетической электронной дифракцией, метод, использующий электроны для определения поверхностной структуры кристалла таким же образом, поскольку дифракция рентгеновских лучей показывает кристаллическую структуру тела.
Исследователи ожидали видеть рассеивающуюся подпись первых трех слоев ледяных молекул, но они только видели два. После определения, что невидимый верхний слой действительно, действительно, существовал, исследователи выдвинули гипотезу, что его молекулы воды вибрировали в три или четыре раза быстрее, чем те в более низких слоях – размывание его образца дифракции к невидимости.
Несмотря на то, что молекулы воды связаны в решетке как тело, говорит Соморджай, «вибрационная амплитуда походит на жидкость».Помимо создания скользкого льда, говорит, что Соморджай, подобный жидкости слой мог помочь объяснить, как ледяные кристаллы в верхних слоях атмосферы помогают катализировать химические реакции, истощающие озон.
Открытие, говорит Стив Джордж, химик в университете Колорадо, «иллюстрирует, как мы не понимаем самые простые вещи, о которых мы знаем».