Imagens de resolução atômica mostram por que o gelo é tão escorregadio

Estrutura limite entre os domínios de empilhamento Ih e Ic na superfície (0001) do gelo hexagonal. Crédito:Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07427-8

Uma equipe de físicos afiliados a diversas instituições na China descobriu a razão por trás do escorregadio do gelo. Em seu estudo, publicado na revista Nature , o grupo usou microscopia de força atômica para observar mais de perto a superfície do gelo em diferentes temperaturas.

Pesquisas anteriores e muitas evidências anedóticas mostraram que o gelo é escorregadio, mesmo quando as temperaturas estão bem abaixo do ponto de congelamento. A pesquisa sugeriu que isso se deve a um revestimento pré-derretido que se desenvolve na superfície, que serve como lubrificante.

Neste novo estudo, a equipa de investigação utilizou um microscópio de força atómica equipado com um átomo de monóxido de carbono na ponta para obter uma melhor visão da estrutura do gelo normal e do seu revestimento pré-derretido.

Os pesquisadores começaram resfriando o gelo dentro da câmara do microscópio a -150°C e depois usando o microscópio para observar sua estrutura atômica. Eles puderam ver que o gelo interno (conhecido como gelo Ih) e o gelo na superfície eram diferentes.

O gelo Ih, como esperado, estava disposto em hexágonos empilhados. O gelo na superfície, por outro lado, era apenas parcialmente hexagonal. Os pesquisadores também encontraram defeitos no gelo na fronteira entre os dois tipos de gelo que ocorreram quando as diferentes formas de gelo se encontraram.

Os pesquisadores então aumentaram ligeiramente a temperatura na câmara, o que resultou em mais desordem à medida que as diferenças na forma se tornaram mais pronunciadas. A equipe criou então uma simulação mostrando como tal desordem impactaria a superfície como uma unidade inteira – ela mostrou a desordem se expandindo por toda a superfície, dando ao gelo uma aparência líquida que seria escorregadia se pisada.

A equipa de investigação explica que a razão pela qual as suas experiências foram realizadas a temperaturas tão baixas foi que o microscópio teve de ser operado no vácuo; temperaturas mais altas teriam levado à sublimação, dificultando o estudo do gelo em nível atômico.

Eles também observam que planejam continuar seu estudo usando rajadas curtas de laser para aquecer o gelo por períodos muito curtos de tempo, permitindo-lhes ver o que acontece em condições mais quentes.

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