رصد کوچکترين بلور يخ دنيا
به گفته محققان آلماني بلورهاي يخ بايد حداقل 275 مولکول آب داشته باشند. اين موضوع به‌عنوان يک محدوديت در مسير استفاده از اين بلورها تلقي مي‌شود. از اين بلورها مي‌توان در توليد پنبه و پارچه استفاده کرد. براي تعيين کوچکترين حد ممکن براي تشکيل يک بلور يخ، توماس زوخ از دانشگاه گوتينگن با همکاري اودو بوک از موسسه ماکس پلانک به بررسي ابعاد مختلف خوشه‌هاي آب پرداختند براي اين کار آنها از طيف سنجي مادون قرمز استفاده کردند. اين تيم تحقيقاتي از اين طيف سنجي جهت تعيين تعداد مولکول‌هاي آب در هر خوشه استفاده کردند که نتايج نشان داد که بين 85 تا 475 مولکول براي تشکيل اين خوشه‌ها لازم است.
گروه‌هاي پيشين از طيف سنجي جرمي و طيف سنجي مادون قرمز براي بررسي اين خوشه‌هاي کوچک استفاده کرده بودند. اما اين گروه تحقيقاتي سطح خوشه‌ها را با اتم‌هاي سديم تقويت کردند. با اين کار خوشه‌ها يونيزه شده و مي‌توان با طيف‌سنجي جرمي آنها را مطالعه کرد. از انجايي اين اتم‌ها در سطح خوشه‌ها قرار گرفته‌اند در نتيجه ساختار خوشه را نيز تغيير نمي‌دهد، بنابراين مي‌توان با طيف‌سنجي مادون قرمز اين ساختارها را مورد مطالعه قرار داد.
|
|
| http://pnu-club.com/imported/2012/11/616.jpg |
|
|
طيف‌سنجي مادون قرمز تنها مي‌تواند فرکانس‌هاي ويژه‌اي را که توسط پيوندهاي شيميايي جذب مي‌شود را ضبط کند. اين فرکانس‌ها در محيط آبي مقداري است و در محيط يخ مقداري ديگر، اين مقادير اندکي با هم تفاوت دارند. بنابراين اين گروه تحقيقاتي با استفاده از طيف سنجي مادون قرمز موفق شدند اولين شواهد از جذب انجام شده توسط 275 مولکول موجود در خوشه يخ را به‌دست آورند. اين روش نقطه شروع فرآيند متبلور شدن را نشان مي‌دهد اين نقطه تا حدي نزديک به نقطه تبلور مولکول‌هاي 475 تايي از آب است.
توماس زوخ مي‌گويد ما نقطه شروع متبلور شدن را که در آن هسته اوليه بلور تشکيل مي‌شود را نشان داديم. اين هسته تقريبا 275 مولکول است، با افزودن مولکول‌هاي بيشتر، بخش بلوري خوشه رشد مي‌کند. زماني که تعداد مولکول‌ها به 475 رسيد، خوشه به يک نانوبلور تبديل مي‌شود که اين يکي از ويژگي‌هاي يخ محسوب مي‌شود. بنابراين ما توانستيم تصويري از تغيير تدريجي در خوشه‌هاي اب را ترسيم کنيم تصويري از تبديل آمورف به بلور يخ. خوشه‌هاي کوچک نمي‌توانند تبديل به بلور يخ شوند زيرا فضاي کافي براي مولکول‌هاي آب وجود ندارد تا پذيراي پيکربندي يخ باشد. |
