ระยะที่ผิดปกติของน้ำแข็งที่อาจก่อให้เกิดผลกระทบในชั้นบรรยากาศที่เรียกว่า ได้รับการสังเกตในรูปแบบที่บริสุทธิ์เป็นครั้งแรก เฟสนี้เรียกว่าคิวบิกไอซ์ (cubic ice) ซึ่งพัฒนาขึ้นเมื่อน้ำจับตัวเป็นน้ำแข็งบนส่วนต่อประสานที่มีอุณหภูมิต่ำ และตอนนี้นักวิจัยในจีนได้ยืนยันการมีอยู่ของมันโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน การค้นพบนี้ช่วยพัฒนาความเข้าใจของเราเกี่ยวกับน้ำแข็งและสามารถใช้
เพื่อพัฒนา
แบบจำลองพฤติกรรมของน้ำแข็งที่แม่นยำยิ่งขึ้น น้ำแข็งถูกพบบนโลกในหลายรูปแบบ และบทบาทของน้ำแข็ง เช่น ในฟิสิกส์ของเมฆและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างของมันเป็นอย่างมาก น้ำแข็งที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติประเภทหลักคือน้ำแข็งหกเหลี่ยม (I h )
ซึ่งถูกเรียกเช่นนี้เนื่องจากโมเลกุลของน้ำเรียงตัวเป็นโครงตาข่ายหกเหลี่ยม (นี่คือเหตุผลว่าทำไมเกล็ดหิมะจึงมีสมมาตร 6 เท่า) อย่างไรก็ตามภายใต้เงื่อนไขบางประการ น้ำแข็งสามารถก่อตัวเป็นโครงสร้างอื่นได้ แท้จริงแล้ว ได้มีการระบุรูปแบบน้ำแข็งที่แตกต่างกันถึง 20 แบบ
หนึ่งใน 20 รูปแบบนี้คือน้ำแข็งลูกบาศก์ (I c ) ซึ่งมีโครงสร้างเพชร-ลูกบาศก์ที่มีโมเลกุลของน้ำที่ประสานกันแบบสี่ส่วน เชื่อกันว่าน้ำแข็งชนิดนี้มีบทบาทในการก่อตัว ซึ่งหายากมากและมักสังเกตเห็นบนท้องฟ้าในมุม 28° จากดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของน้ำแข็งลูกบาศก์
เป็นประเด็นถกเถียงกันมานาน เนื่องจากพิสูจน์ได้ยากในการตรวจจับเฟสบริสุทธิ์ I อย่างชัดเจนในการทดลองตรวจสอบการก่อตัวของน้ำแข็งแบบเรียลไทม์ในงานวิจัยชิ้นใหม่นี้ นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติปักกิ่งสำหรับฟิสิกส์สสารควบแน่นและห้องปฏิบัติการวัสดุทะเลสาบซงชานในตงกวน
ในการทดลองของพวกเขา น้ำแข็งก่อตัวขึ้นบนแผ่นเยือกแข็งที่ทำจากกราฟีนชั้นเดียวที่อุณหภูมิตั้งแต่อุณหภูมิห้องไปจนถึงอุณหภูมิไนโตรเจนเหลว ขณะที่นักวิจัยลดอุณหภูมิของจาน ไอน้ำที่ตกค้างในห้องสุญญากาศของกล้องจุลทรรศน์จะค่อยๆ ควบแน่น คล้ายกับวิธีที่ไอน้ำในอากาศเปลี่ยนรูปเป็นน้ำแข็ง
โดยตรง
ในวันที่อากาศเย็น ก่อตัวเป็นชั้นบางๆ บนพื้นผิว เช่น กระจกหน้าต่างหรือ กระจกบังลม. ภาพ TEM ซึ่ง Wang, Bai และเพื่อนร่วมงานอธิบายไว้ในNatureเผยให้เห็นว่าการทับถมของของแข็งอสัณฐานบนแผ่นเย็นทำให้เกิดการก่อตัวของนิวเคลียส I cซึ่งมีโครงข่ายผลึกเดี่ยวตามแกนโซน <110>
นักวิจัยวัดค่าคงที่ของตาข่ายa ในผลึกเหล่านี้ได้ 6.36 อังสตรอม ซึ่งคล้ายกับค่าการเลี้ยวเบนของ 6.37451 อังสตรอมสำหรับน้ำแข็งที่มีน้ำมาก I c นิวเคลียส I cจะเติบโตเป็นผลึกเหลี่ยมเพชรพลอยในเวลาไม่กี่ชั่วโมง และขนาดของผลึกเหล่านี้อยู่ในช่วงนาโนเมตร ข้อสังเกตบ่งชี้ว่าน้ำแข็งที่เกิดขึ้นนั้น
เป็นน้ำแข็งบริสุทธิ์เฟส I โดยส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็งผลึกเดี่ยว I ร่วมกับน้ำแข็งจำนวนเล็กน้อย Iชั่วโมง _
กล่าวว่าความสามารถในการติดตามน้ำแข็งที่ความละเอียดระดับโมเลกุลด้วยวิธีนี้ช่วยให้เราเข้าใจน้ำแข็งและคุณสมบัติของน้ำแข็งได้ดีขึ้น “การศึกษาของเราให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับพฤติกรรม
การก่อตัวของมัน ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับโครงสร้าง การเติบโต และพลวัตของข้อบกพร่องของมัน” เธอ “ความรู้นี้สามารถใช้เพื่อพัฒนาแบบจำลองพฤติกรรมของน้ำแข็งที่แม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งอาจมีความหมายที่สำคัญสำหรับสาขาต่างๆ เช่น ภูมิอากาศและวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม”ใช้เทคนิคการถ่ายภาพ
ข้อมูลเชิงลึกที่ได้รับจากการศึกษาน้ำแข็งบนส่วนต่อประสานอุณหภูมิต่ำยังสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาวัสดุที่มีคุณสมบัติขับไล่น้ำแข็งที่ปรับปรุงให้ดีขึ้นสำหรับการใช้งานในการบิน การขนส่ง และอุตสาหกรรมอื่นๆ เธอกล่าวเสริม เมื่อมองไปในอนาคต นักวิจัยกล่าวว่าขณะนี้พวกเขาวางแผน
ที่จะศึกษาว่าน้ำแข็งโพลีมอร์ฟที่แตกต่างกันแข่งขันกันอย่างไรในระหว่างการตกผลึก และสำรวจกลไกระดับจุลภาคที่นำไปสู่การก่อตัวของผลึกน้ำแข็งหลากหลายชนิดที่สังเกตพบในธรรมชาติ ที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านในแหล่งกำเนิด (TEM) เพื่อติดตามการก่อตัวของน้ำแข็ง
คริสตัลไลต์แบบเรียลไทม์นักวิจัยของสหรัฐฯ เชื่อว่าพวกเขาได้แก้ปัญหาสำคัญเกี่ยวกับระบบจัดเก็บข้อมูลแบบโฮโลกราฟิก ซึ่งอาจให้ความจุที่มากกว่าอุปกรณ์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน คริสตัลสตอเรจโฮโลแกรมทำงานโดยการส่องแสงวัสดุด้วยชุดพัลส์เพื่อสร้างรูปแบบการรบกวนทางแสง
รูปแบบนี้
จะเปลี่ยนสนามไฟฟ้าในคริสตัลและด้วยเหตุนี้ดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุ เมื่อกำหนดรูปแบบแล้ว ข้อมูลในคริสตัลสามารถอ่านได้โดยการฉายแสงไปยังวัสดุและสังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบน อย่างไรก็ตาม การอ่านข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในคริสตัลหน่วยความจำจะลบข้อมูลนั้น ตอนนี้ ได้พัฒนาคริสตัลเจือใหม่
ซึ่งสามารถบันทึกและอ่านข้อมูลได้นานเท่าที่ต้องการ เทคนิคของพวกเขาทำงานโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าโฮโลแกรมสองสี หนึ่งความยาวคลื่นของแสงบันทึกข้อมูลบนคริสตัลและอีกอันหนึ่งใช้เพื่ออ่านข้อมูล วิธีการของพวกเขายิงแหล่งกำเนิดแสงสองแหล่งพร้อมกันไปที่เป้าหมาย
นักวิจัยได้เจือผลึกลิเธียมไนโอเบตด้วยเหล็กและแมงกานีสเพื่อสร้าง ‘กับดักอิเล็กตรอนลึก’ สองแบบที่แตกต่างกันระหว่างวาเลนซ์และแถบการนำไฟฟ้าในคริสตัล หลอดอัลตราไวโอเลตถูกใช้เพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนจากสถานะพลังงานต่ำ (ไอออนของแมงกานีส) ไปสู่สถานะระดับกลาง (บนไอออนของเหล็ก)
ผ่านทางแถบนำไฟฟ้า พลังงานจากเลเซอร์สีแดงที่มองเห็นได้สามารถกระตุ้นอิเล็กตรอนในสถานะระดับกลางให้กลับขึ้นไปที่แถบการนำไฟฟ้าซึ่งมันจะตกสู่สถานะพลังงานต่ำของแมงกานีส ไอออนที่ทิ้งไว้จะเปลี่ยนดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุและบันทึกรูปแบบการเลี้ยวเบน หากไม่มีแสงอัลตราไวโอเลต
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
