Появление чуда: Элементарные снежинки
Изображения ледяных кластеров были получены с помощью сканирующей туннельной микроскопии (STM). Охладив водяной пар над поверхностью металлической пластины, охлажденной до 5 Кельвин (-268О С), ученые во главе с Анджелосом Микаэлидесом (Angelos Michaelides) и Кариной Моргенштерн (Karina Morgenstern) наблюдали образование упорядоченных структур. Самые маленькие из них — гексамеры — состоят из шести молекул воды: это самые элементарные снежинки. Были визуализированы и более сложные кластеры из семи, восьми и девяти молекул. При наблюдении таких объектов с помощью электронного микроскопа возникают вполне понятные трудности: кластеры крайне хрупки и легко разрушаются электронами, поэтому приходится использовать как можно более слабые токи.
Вместе с тем, расчеты показали, что связи между молекулами воды в таких кластерах могут быть неравноценны (в отличие от кристаллического льда) — некоторые короче, а некоторые длиннее. Молекулы воды образуют водородные связи между собой и при этом могут связываться с поверхностью, которая инициирует образование кластеров.
Результаты работы позволяют объяснить механизмы образования льда на поверхностях различных материалов, таких как переходные металлы и соли. А в перспективе появляется возможность обобщения этих данных и разработки теории, которая объяснит формирование кластеров на любых твердых поверхностях, в том числе и на частицах аэрозолей и пыли, находящихся в атмосфере.
О разных видах современной микроскопии читайте: «Туннель в наномир».
«Нанометр»