Vett saab jäätuma panna ka soojendades

Kujutage ette vett, mis tardub samaaegselt soojenedes. Just taolised pentsikud vembud on teadlased vee trikiarsenali uurides avalikuks teinud.

Üldlevinud arusaama kohaselt tardub vesi 0°C kraadi juures. Üllataval kombel võib siledapinnalisse pudelisse paigutatud vesi, mis ei sisalda tolmuosakesi, püsida vedelana ka temperatuurini -40°C. Seda nimetatakse vee ülijahutatud olekuks. Tolm ja karedad pinnad, millega vesi enamasti looduses kokku puutub, toimivad tuumadena, mille ümber hakkavad moodustuma jääkristallid, vahendab LiveScience.

Nüüd on Iisraelis Rehovotis tegutseva Weizmanni-nimelise teadusinstituudi uurija Igor Lubomirsky koos kolleegidega avastanud veel ühe mooduse vee külmumispunkti juhtimiseks — niinimetatud õhukeste eba-amorfsete püroelektriliste kiledega (ingl quasi-amorphous pyroelectric thin film). Taolised pinnad muudavad temperatuurist sõltuvalt elektrilaengut.

Kui püroelektrilised pinnad on laetud positiivselt, muutub vee tarretamine hõlpsamaks, kui nende laeng on aga negatiivne, on vett jäätada raskem.

Uurijad näitasid veebruari hakul ajakirjas Science avaldatud uurimuse raames, et ülijahutatud vett saab panna soojendamise käigus jäätuma, kui temperatuurimuutusega koos muutub ka pinna laeng. Kui ülijahutatud vesi paikneb näiteks negatiivselt laetud liitiumtantalaatpinnal, jäätub see hetkega; kui soojendada pinda temperatuurini -8°C, muutub selle laeng aga positiivseks.

Kummalisel kombel panevad positiivselt laetud pinna ülijahutatud vee tarduma suunaga alt üles, samas kui negatiivse laenguga pindade ajendatud jäätumine toimub ülalt alla. Tõenäoliselt selgitab seda veemolekulide suundumus — negatiivse laenguga hapnikuaatomid veemolekulis joonduvad loomulikult positiivselt laetud pindade suunas, samas kui vesinikuaatomite puhul on olukord vastupidine.

“Erinevus positiivse ja negatiivse laengu vahel oli ootuspärane,” ütleb Lubomirsky.

Võime ülijahutatud vee külmumispunti paremini kontrollida võib osutuda võtmetähtsaks mitmes rakenduses, kaasa arvatud kõigusoojaste loomade ellujäämisel, rakkude ja kudede krüo-talletamisel, viljasaagi kaitsmisel külma eest ning pilvede moodustumise protsessi mõistmisel ja juhtimisel.