Los científicos han creado una nueva forma de hielo flexible y flexible

El hielo de agua no es exactamente conocido por su flexibilidad. De hecho, es todo lo contrario: rígido y quebradizo, que se fractura y rompe fácilmente. Es por eso que ocurren avalanchas y fragmentación del hielo marino.

También es la razón por la que las nuevas investigaciones son tan fascinantes. Los científicos acaban de cultivar microfibras de hielo de agua que pueden doblarse en un bucle, rompiendo la tensión máxima anterior en un porcentaje significativo y abriendo nuevas oportunidades para la exploración de la física del hielo.

El hielo no siempre se comporta de la manera que esperamos, y su elasticidad, o mejor dicho, la falta de ella, es un ejemplo perfecto. Teóricamente, debería tener una deformación elástica máxima de alrededor del 15 por ciento. En el mundo real, la deformación elástica máxima jamás medida fue inferior al 0,3 por ciento. La razón de esta discrepancia es que los cristales de hielo tienen imperfecciones estructurales que aumentan su fragilidad.

Entonces, un equipo de investigadores dirigido por el nanocientífico Peizhen Xu de la Universidad de Zhejiang en China buscó crear hielo con la menor cantidad posible de imperfecciones estructurales.

El experimento consistió en una aguja de tungsteno en una cámara ultra fría, a alrededor de menos 50 grados centígrados, mucho más fría de lo que se había intentado anteriormente. Se liberó vapor de agua en la cámara y se aplicó un campo eléctrico. Esto atrajo moléculas de agua a la punta de la aguja, donde crist alizaron, formando una microfibra con un ancho máximo de alrededor de 10 micrómetros, más pequeño que el ancho de un cabello humano.

El siguiente paso fue bajar la temperatura entre menos 70 y menos 150 grados Celsius. Bajo estas bajas temperaturas, los investigadores intentaron doblar las fibras de hielo.

A menos 150 grados Celsius, encontraron que una microfibra de 4,4 micrómetros de diámetro podía doblarse en una forma casi circular, con un radio de 20 micrómetros. Esto sugiere una deformación elástica máxima del 10,9 por ciento, mucho más cercana al límite teórico que los intentos anteriores.

Aún mejor, cuando los investigadores liberaron el hielo, volvió a tomar su forma anterior.

Aunque el hielo puede parecernos igual, su estructura cristalina puede variar bastante. Cada configuración de moléculas en un cristal de hielo se conoce como una fase, y hay bastantes de estas fases. Las transiciones entre fases pueden ocurrir bajo una variedad de condiciones que tienen que ver con la presión y la temperatura.

Con su hielo flexible, el equipo notó tal transición de fase, de una forma de hielo conocida como hielo Ih, la forma de cristal hexagonal del hielo ordinario como se encuentra en la naturaleza, a la forma romboédrica hielo II, que se forma comprimiendo hielo Ih. Esta transición se produjo durante las curvas pronunciadas de la microfibra de hielo a temperaturas inferiores a menos 70 grados Celsius y también fue reversible.

Esto, anotaron los investigadores, podría ofrecer una nueva forma de estudiar las transiciones de fase en el hielo.

Finalmente, el equipo intentó usar su hielo casi perfecto como guía de ondas para la luz, colocando una luz óptica en un extremo de la microfibra. Se transmitieron múltiples longitudes de onda con la misma eficacia que las guías de onda en chip de última generación, como el nitruro de silicio y la sílice, lo que sugiere que las microfibras de hielo podrían usarse como guías de ondas flexibles para longitudes de onda ópticas a bajas temperaturas.

“Podríamos imaginar el uso de IMF como sensores de baja temperatura para estudiar, por ejemplo, la adsorción molecular en el hielo, los cambios ambientales, la variación estructural y la deformación de la superficie del hielo”. los investigadores escribieron en su artículo.

“En resumen, las microfibras de hielo elásticas demostradas aquí pueden ofrecer una plataforma alternativa para explorar la física del hielo y abrir oportunidades previamente inexploradas para la tecnología relacionada con el hielo en diversas disciplinas”.

Muy jodidamente genial.

La investigación ha sido publicada en Ciencias.

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