Предложен оригинальный способ влияния на температуру отвердевания переохлаждённой жидкости

 


Жидкость может находиться в переохлаждённом состоянии при отсутствии центров кристаллизации: в облаках на большой высоте, к примеру, содержатся капельки чистой воды, которая не превращается в лёд, хотя температура и опускается ниже нуля. В обычной жизни мы, впрочем, чаще встречаем воду со всевозможными примесями; атомы жидкости, прилегающие к поверхности кристаллической примеси, «повторяют» кристаллическое упорядочение, и жидкость затвердевает при понижении температуры.

В своих опытах авторы продемонстрировали противоположный эффект. Они взяли капли сплава кремния и золота и поместили их на кремниевую подложку, покрытую тонким слоем атомов того же золота, образующих пентагональные кластеры. Считается, что такое расположение атомов препятствует кристаллизации (и значительная часть атомов жидкости упорядочивается подобным образом), и в эксперименте капли действительно оставались жидкими даже при температуре, на 300 градусов более низкой, чем температура отвердевания. Когда учёные изменили структуру расположения атомов на поверхности, эффект переохлаждения оказался менее выражен. «Этот результат можно считать первым экспериментальным подтверждением того, что пентагональные структуры способствуют переохлаждению», — говорит участник исследования Тобиас Шюлли (Tobias Schülli) из Европейского центра синхротронного излучения.

Идея эксперимента родилась при наблюдении за выращиванием полупроводниковых нанопроволок: физики заметили, что при относительно низкой температуре используемый сплав остаётся в жидком состоянии. Полученные данные можно, таким образом, использовать для оптимизации процесса создания сложных полупроводниковых наноструктур.

Источник: Компьюлента