p Em um artigo publicado em Nature Communications , a equipe de pesquisa detalha os complexos processos físicos em ação para compreender a química da formação do gelo. A perspectiva de nível molecular deste processo pode ajudar na previsão da formação e derretimento do gelo, de cristais individuais a geleiras e mantos de gelo. Este último é crucial para quantificar a transformação ambiental em conexão com as mudanças climáticas e o aquecimento global. p A equipe conseguiu rastrear a primeira etapa da formação de gelo, chamada nucleação, que acontece em um período de tempo incrivelmente curto, uma fração de bilionésimo de segundo, quando moléculas de água individuais altamente móveis se encontram e se aglutinam. Contudo, microscópios convencionais são lentos demais para seguir o movimento das moléculas de água, portanto, é impossível usá-los para monitorar como as moléculas se combinam no topo de superfícies sólidas.

p A equipe de pesquisa usou uma máquina Helium Spin-Echo (HeSE) de última geração para acompanhar o movimento de átomos e moléculas. A equipe usou o HeSE para estudar o movimento das moléculas de água em um modelo de superfície de grafeno puro. Os pesquisadores fizeram uma observação notável:as moléculas de água se repelem e precisam ganhar energia suficiente para superar essa repulsão antes que o gelo comece a se formar.

p É a combinação de métodos experimentais e teóricos que permitiram à equipe internacional de cientistas desvendar o comportamento das moléculas de água. Juntos, eles capturaram, pela primeira vez, exatamente como a primeira etapa da formação de gelo em uma superfície evolui e permite que eles proponham um mecanismo físico até então desconhecido.

p Dr. Marco Sacchi, co-autor do estudo e Royal Society University Research Fellow da University of Surrey, disse:"Nossos resultados mostram que as moléculas de água precisam superar uma pequena, mas importante barreira de energia antes de formar gelo. Esperamos que nosso projeto colaborativo exclusivo ajude a todos nós a entender as mudanças dramáticas que estão acontecendo em todo o nosso planeta."

p Dr. Anton Tamtögl, principal e autor correspondente, da Graz University of Technology, acrescenta:"As observações alteram completamente a nossa compreensão da nucleação do gelo. Os resultados do HeSE pareciam muito promissores, mas o movimento da água era incrivelmente complicado e sugeria uma nova física contra-intuitiva. Decidimos que simulações atomísticas eram necessárias para interpretar os resultados. "

p Dr. Andrew Jardine, um leitor em física experimental da Universidade de Cambridge, um dos desenvolvedores do método HeSE, disse:"A técnica está revolucionando completamente nossa capacidade de seguir processos físicos e químicos no nível de uma única molécula."

p Dr. Bill Allison, também da Universidade de Cambridge, disse:"A repulsão entre as moléculas de água simplesmente não foi considerada durante a nucleação do gelo - este trabalho vai mudar tudo isso. As interações recentemente observadas também mudam a taxa em que a nucleação ocorre, e, portanto, em que o gelo pode se formar. O trabalho terá, portanto, consequências importantes na prevenção da formação de gelo, que é relevante para campos tão diversos como a energia eólica, aviação e telecomunicações. "