به گزارش ثریا - معمایی علمی که بیش از ۱۶۶ سال ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده بود، سرانجام پاسخی قانعکننده پیدا کرده است. این معما به پدیدهای عجیب اما بسیار مهم به نام «پیشذوب» مربوط میشود؛ پدیدهای که توضیح میدهد چرا سطح یخ، حتی در دماهایی پایینتر از نقطهٔ انجماد، کاملاً خشک و جامد نیست و میتواند با لایهای بسیار نازک و نامرئی از مادهای شبیه به مایع پوشیده شود.
به گزارش زومیت، آب در شرایط مختلف میتواند در دمای بسیار پایینتر از صفر درجه سانتیگراد مایع باقی بماند، اما یکی از شگفتانگیزترین این حالتها، وجود همین لایه نازک روی یخ است. دانشمندان از سال ۱۸۵۹ به این موضوع پی برده بودند، اما توضیحات کامل و قطعی برای آن ارائه نشده بود.
مایکل فارادی، دانشمند بزرگ قرن نوزدهم که بیشتر بهدلیل پژوهشهایش در زمینه برق و نور شناخته میشود، در سال ۱۸۴۲ متوجه شد سطح یخ میتواند حتی در دماهای زیر صفر یک لایه نازک آب داشته باشد و ۱۷ سال بعد نتایج خود را منتشر کرد.
دانشمندان معمای پیشذوب یخ را با شناسایی یک لایه آمورف جدید که مولکولهای آن بینظم اما جامدگونه هستند، توضیح دادند
فارادی مشاهده کرد که این لایه نازک میتواند بلوکهای جداگانهی یخ را به هم بچسباند و به همین دلیل است که گلولههای برف بدون خردشدن به هم میچسبند. فارادی این پدیده را «پیشذوب» نامید که کمی گمراهکننده است؛ زیرا این لایه حتی بدون ذوبشدن کل یخ شکل میگیرد، اما اصطلاح پیشذوب ماندگار شد و امروزه دانشمندان مشاهده کردهاند که چنین رفتاری در کریستالهای دیگر نیز رخ میدهد.
فیزیکدانها با روشهای مختلف وجود این لایه نازک بین یخ و هوا را تأیید کردهاند، اما هچکس هیچ توضیح کاملی که برای همه پذیرفتنی باشد، ارائه نداده بود. اکنون یک تیم تحقیقاتی عمدتاً از دانشگاه پکن موفق شده است مرحله جدیدی از این پدیده را کشف کند. آنها یک لایه اضافی را شناسایی کردهاند که حتی در دمای پایین منفی ۱۵۳ درجه سانتیگراد شکل میگیرد.
فارادی لایه مشاهدهشده را مایع میدانست، اما اکنون آن را نیمهمایع (quasiliquid) مینامند. کشف جدید لایه یخ آمورف (Amorphous Ice Layer یا AIL) است؛ یعنی مولکولهای آن مانند مایع حرکت نمیکنند، اما ساختار منظم یک کریستال را نیز ندارند.
پژوهشگران برای دیدن لایه پیشذوب، از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) استفاده کردند تا تصویر سطح یخ را با دقت اتمی ببینند. از آنجایی که مشاهده مستقیم چینش مولکولها در این لایه سخت بود، آنها از یادگیری ماشین کمک گرفتند تا ساختار واقعی سهبعدی لایهی آمورف را بازسازی کنند. ترکیب این دو روش، دیدی بسیار دقیق از چینش مولکولها فراهم کرد.
محققان توضیح میدهند که در دمای منفی ۱۵۲ درجه سانتیگراد، بینظمی پروتونها در سطح و مرزهای بین بخشهای کوچک یخ باعث ایجاد خلأ و کاهش قدرت پیوند بین مولکولها میشود. این ضعف باعث میشود ساختار کریستالی به هم بریزد و بخش کوچکی از کریستال به لایه آمورف تبدیل شود.
پژوهشگران در مقاله خود توضیح میدهند که هرچند این مطالعه به یخ اختصاص دارد، روش پیشنهادی میتواند برای بسیاری از نانوساختارها و سطوح بینظم دیگر نیز کاربرد داشته باشد. بااینحال، آنها یادآوری میکنند که نقصهای عمیقتر در ساختار یخ نیز اهمیت دارند و روشهای مورد استفاده توانایی بررسی آنها را ندارد.
پدیده پیشذوب یکی از دلایلی است که باعث میشود دانههای برف گاهی بهجای ششضلعی، شکل مثلثی داشته باشند؛ اما این پدیده صرفاً کنجکاوی علمی نیست. پیشذوبشدن در شکلگیری ابرها نقش دارد و یکی از چند توضیح رقیب برای این موضوع است که چرا میتوان روی یخ اسکیت کرد. نویسندگان مقاله همچنین معتقدند پیشذوب برای نگهداری مواد در حالت منجمد اهمیت دارد که بهاحتمال زیاد شامل اندامها و بافتهای مورد استفاده در پیوند نیز میشود.
فارادی همیشه به پدیدههای بالقوه کاربردی علاقه داشت، اما درک پدیده پیشذوب زمان زیادی برد. دلیل این تاخیر، سختی مطالعه ساختارهای سطحی بوده است؛ زیرا این سطوح با روشهای معمول کریستالوگرافی قابل بررسی نیستند.
حتی با استفاده از تکنیکهای مدرن مانند پراش الکترون کمانرژی، هنوز محدودیتهایی وجود دارد: این روشها نمیتوانند جزئیات دقیق ساختار یخ را به خوبی نشان دهند و معمولاً نتایج را میانگین میکنند (یعنی روش اندازهگیری به جای نمایش دقیق جزئیات هر نقطه از نمونه، یک تصویر کلی و متوسط از همه بخشها ارائه میدهد). به همین دلیل، بسیاری از پرسشها و ابهامات درباره سطح یخ هنوز بیپاسخ مانده بود.
منبع : یخ
از خرید کابل برق چه میدانید؟ راهنمایی که پیش از هر بازسازی باید بخوانید
اقتدار دفاعی ایران، ایدهای نو در بازیهای رومیزی
۳۵ ثانیه، ۷۲۰ هزار گلوله در لامرد/ جنایتی که روایت نشد
آئین اختتامیه روایت علوی برگزار شد
بازیهای تیم ملی فوتبال ایران در سینماها پخش میشود
معرفی چهار آلبوم موسیقی تازه وارد در فضای مجازی
روایت جواد موگویی از یک جنایت جنگی: حادثه لامرد در سایه روایتهای اشتباه رسانهای گم شد
جزئیات برنامههای محرمی اوقاف در قالب طرح سوگواره بصیرت عاشورایی اعلام شد
دقت در نسبت با خاستگاه علوم انسانی بسیار مهم است
پویش «ایران در پناه قرآن» تا پایان خرداد تمدید شد
برگزاری نمایشگاه معماری حرمین شریفین در مکه مکرمه
حمایت آیت الله رشاد از بازسازی و ساخت مجدد کنیسه آسیب دیده در جنگ
آیا در جنگ هرکاری مجاز است؟ نگاهی به اخلاق در میدان نبرد
تأثیر سوابق پایه یازدهم در کنکور ۱۴۰۵ مثبت شد / ۶ درس نهایی برای کنکور
راز حذف زمینههای فلسفی «یوگا» در نسخه مدرن
آذینبندی و شادیهای عمومی باید به عنوان مدخل معرفت باشد
فرایند محدودیت در اینترنت شفاف میشود؛ ماجرای اینترنت پرو و خط سفید چه بود؟
۷۸ درصد ترافیک اینترنت به حالت قبل و اول دی ماه بازگشت
آغاز ثبت نام آزمون کاردانی به کارشناسی از ۲۴ خرداد ماه
مصوبه افزایش حقوق اعضای هیئت علمی لغو نشده است
تداوم فعالیت علمی دانشگاه شهید بهشتی با وجود آسیب در جنگ
ضیافت نور در آسمان خرداد؛ دیدار دو سیاره منظومه شمسی در آسمان ایران
نسخه جدید چتجیپیتی؛ از تولید عکس تا رزرو سفر در یک پنجره
مهلت دفاع از پایان نامه دستیاران پزشکی تا پایان آذر ۱۴۰۵ تمدید شد
حضوری شدن برخی امتحانات دانشگاه علم و صنعت در مقطع کارشناسی
ایران در جمع ۶ کشور دارای توان ساخت تجهیزات پیشرفته کرایوژنیک
چرا نقش استادان دانشگاه فراتر از کلاس درس است؟
انویدیا با غولهای فناوری کره جنوبی قرارداد بست
هوش مصنوعی زلزله یاب شد
ثبتنام خودکار ۸۵ درصد دانشآموزان ابتدایی در استان سمنان
فعالیت ۳۷ هزار سفیر سلامت دانشآموزی
هفته بینالمللی قرآن در کربلا افتتاح شد
چرا روابط فیلم «تهران کنارت» در سطح ماند؟
ولایت فقیه یک هویت تمدنی و تاریخی برای ملت ایران است
تأکید رئیس جهاددانشگاهی بر رفع موانع دیوانسالاری و بازگشت به شورای عالی انقلاب فرهنگی
دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی: دستورات لازم برای حضور فعالتر جهاد دانشگاهی صادر میشود
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
دستگاههای اجرایی ملزم به استفاده از پیامرسانهای بومی شدند
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
پیش ثبتنام الکامپ ۲۹ آغاز شد
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
اجماع شورای عالی انقلاب فرهنگی بر تأثیر قطعی سوابق تحصیلی یازدهم و دوازدهم در کنکور ۱۴۰۵
جزئیات احکام انضباطی دانشجویان در ایمیل معاون دانشجویی دانشگاه شریف به اساتید
امتحانات دانشگاه علمی کاربردی غیرحضوری شد
امام در اصول فقه به «عرف عقلایی» اهمیت میداد
خبرنگاران ایرانی از دریافت ویزا برای پوشش جام جهانی محروم شدند
موقوفات چطور به حل مشکلات اقتصادی ورود کردهاند؟
زندگی امام موسی کاظم (ع) تابلویی تمامعیار از مدیریت بحران و کادرسازی دینی است
بازیگر معروف ایرانی نقش ترامپ را بازی میکند+عکس
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
متن جدید امیرحسین قیاسی در حمایت از ایران و در واکنش به جنگ
آیتالله مبلغی: نخستین ثمره استقامت، گشایش راهها و شکستن بنبستهاست
ثبت نام ۲ هزار هیئت جدید در سامانه عطر سیب/ رویکرد نمایشگاه امسال خانواده محور است
خدمترسانی موکب ها به زائران عید غدیر در نجف اشرف
روایتی از بزرگترین وقف درمانی تهران در کتاب «میراث فرمانفرما»
آخرین حضور و غیاب کودکان شهید میناب با حضور پرویز پرستویی
بازیگر معروف فیلم پدرخوانده ترامپ را ظالم و فاسد خواند
روایت الگوی خانواده موفق در «زندگی زیباست» رادیو معارف
آنچه سیاهچالهای عباسی درباره امام کاظم(ع) پنهان نکردند
چرا روایت ماکان نصیری از صدها گزارش خبری اثرگذارتر شد؟
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
خط فارسی، مرجعیت علمی ایران را منطقهای میکند
وزارت آموزش و پرورش اعلام برنامه امتحانات نهایی را تکذیب کرد
رویکرد تحولی سمپاد از تربیت دانشآموز موفق به سوی پرورش انسان اثرگذار
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
تعلل دولت در اجرای طرح ترمیم حقوق، شکاف بیاعتمادی را گسترش داد
نمایهشدن سه مجله دانشگاه تهران در کتابخانه دیجیتال آلمان
مصاحبه دکتری دانشگاه علامه طباطبائی از فردا آغاز میشود
یک روز جابجایی در برنامه امتحانات دانشگاه صنعتی شریف
اقتباسی عروسکی از رمان «اسب جنگی» به روی صحنه رفت
مساله وطن در صدای علیرضا قربانی و نجابتِ اندوه در آهنگ جدید او
بزرگترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقهای به وسعت ایران
جناب خان و هومن به آنتن تلویزیون برگشتند
کتاب برای رهبر شهید ابزار ساخت انسان و جامعه بود
پیکر آیتالله العظمی محمد اسحاق فیاض در کاظمین و کربلا تشییع شد
حمایت از ۳۵۰ استاد برای هدایت تحقیقات
امکان ادامه تحصیل مجدد در پزشکی، دندانپزشکی و داروسازی برای دانشآموختگان فراهم شد
تاثیر معدل در کنکور به دلیل غیبت شما هنوز بررسی نشده است
جزئیات آزمون مرحله غیرمتمرکز سی و یکمین المپیاد علمی دانشجویی اعلام شد
آغاز کلاسهای حضوری دانشگاه صنعتی شریف از ۲۳ خرداد
جزئیات ثبت نام آزمون دستیاری دندانپزشکی را اینجا بخوانید
بررسی وضعیت اشتغال بیش از ۴۰۹ هزار دانشآموخته/ علوم پزشکی در صدر اشتغال
غدیر؛ واقعهای فراتر از تاریخ با ابعاد کلامی و تمدنی
مداح بحرینی سلب تابعیت شده به ایران میآید
آیتالله فیاض رحلت کرد/ مرجعی که آیتالله خویی او را نور چشمش می دانست
تنگه هرمز را بیشتر بشناسید
حقوق اساتید چه نیازهایی را برآورده میکند؟
مرور آثاری که با موضوع غدیر خلق شدند
بیوک میرزایی: محبت مردم بزرگترین سرمایه یک هنرمند است
کتاب صمود روایتی از دردی که از دور فهمیده نمیشود
حجتالاسلام محمد قمی: نهضت خمینی همچنان ادامه دارد
هوش مصنوعی افکار رئیس جمهور چین را ترویج میکند
ترس اروپا از خاموشی دیجیتال شدت گرفت
حمایت جدی دانشگاه آزاد از دانشجویان دکتری؛ دستورالعمل پژوهشی نیمسال ۱۴۰۴۲ آمد
طرح جدید دانشکده مدیریت شریف برای جذب دانشجوی دکتری با مزایای بینظیر
امکان ارسال مستقیم جستجو به هوش مصنوعی در گوگل فراهم میشود
غدیرخم تبیینگر مدل حکمرانی الهی و الگوی زیست مؤمنانه است
اجماع اولیه فرو ریخت/ خبرگان بر روی رهبر شهید به توافق نرسیدند
سیمای فراتاریخی «قهرمان مردم» در لایههای هنر، عرفان و ادبیات
شورای عالی انقلاب فرهنگی: تغییری در تأثیر قطعی معدل کنکور امسال نداریم
قائم مقام دبیر شورای عالی انقلاب فرهنگی منصوب شد
دومین فراخوان تربیت مجاهد فرهنگی توسط نهاد نمایندگی رهبری در دانشگاهها
غدیر برای کودک نیازمند تخیل است
بزرگترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقهای به وسعت ایران
سه انفجار خورشیدی در یک شبانهروز رخ داد
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.