A Equipe de Pesquisa Descobre que é Preciso Algum Calor para Formar Gelo no Grafeno
Em um artigo publicado na Nature Communications, a equipe de estudo de pesquisa informa os complicados processos físicos no local de trabalho para reconhecer a química da formação de gelo. O ponto de vista desse procedimento em nível molecular pode auxiliar na previsão da formação e derretimento do gelo, desde cristais específicos até geleiras e mantos de gelo. Este último é essencial para medir as mudanças ecológicas sobre as mudanças climáticas e também o aquecimento global.
A equipe foi capaz de rastrear a etapa primária no desenvolvimento do gelo, chamada nucleação, que acontece rapidamente, uma fração de bilionésimo de segundo, quando moléculas de água individuais altamente móveis se encontram e se aglutinam. No entanto, os microscópios convencionais são lentos demais para obedecer à atividade das moléculas de água, por isso é impossível utilizá-los para monitorar com precisão como as partículas se combinam no topo das áreas de superfície sólida.
O grupo de pesquisa usou um moderno dispositivo Helium Spin-Echo (HeSE) para aderir à atividade de átomos e também de partículas. A equipe usou o HeSE para estudar a atividade das partículas de água em uma versão de uma bela área de superfície de grafeno. Os cientistas fizeram um monitoramento especial: as moléculas de água se afastam umas das outras e precisam de energia suficiente para superar a repulsão antes que o gelo se forme.
A mistura de abordagens experimentais e acadêmicas permitiu ao grupo mundial de cientistas decifrar o comportamento das partículas de água. Juntos, eles captaram, pela primeira vez, precisamente como avança a etapa inicial da formação de gelo em uma área de superfície, bem como lhes permite recomendar um dispositivo físico até então desconhecido.
O Dr. Marco Sacchi, co-autor do estudo e também Royal Culture College Research Other no College of Surrey, afirmou: “Nossos resultados revelam que as partículas de água precisam superar uma barreira de energia minúscula, porém vital antes de criar gelo. Esperamos que isso aconteça nosso projeto conjunto específico ajudará a todos nós a compreender as modificações notáveis que estão ocorrendo em todo o nosso planeta. “
O Dr. Anton Tamtögl, líder e também redator correspondente da Universidade de Tecnologia de Graz, acrescenta: “As observações mudam inteiramente nossa compreensão da nucleação do gelo. Os resultados do HeSE pareciam extremamente promissores, mas a atividade da água foi incrivelmente complexa e recomendada contra-intuitiva nova física. Decidimos que as simulações atomísticas eram necessárias para analisar os resultados. “
Dr. Andrew Jardine, um espectador em física especulativa da Universidade de Cambridge, um dos projetistas da técnica HeSE, afirmou: “O método está mudando totalmente nossa capacidade de aderir a procedimentos físicos e químicos no nível de partícula solitária.”
O Dr. Costs Allison, adicionalmente do College of Cambridge, disse: “A repulsão entre as moléculas de água não foi levada em consideração durante a nucleação do gelo – este trabalho vai transformar tudo isso. As comunicações recentemente observadas alteram da mesma forma a taxa em que ocorre a nucleação, e assim o gelo pode se formar. O trabalho terá, portanto, efeitos importantes na prevenção da formação de gelo, o que é relevante para áreas tão diversas como energia eólica, viagens aéreas e telecomunicações. “
Referência: Anton Tamtögl et al, Motion of water monomers revela uma barreira cinética para nucleação de gelo em grafeno, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-23226-5
