為什麼冰的表面會變濕?北海道大學的一個研究小組充分利用自己的光學顯微鏡,闡明了多年來一直是個謎的冰表面融化機制。由於它是在各種晶體表面上發生的現象,因此有望在廣泛的研究領域中得到應用。
即使在 0°C 或更低的溫度下,冰的表面也被一層薄薄的水(偽液體層)覆蓋的現象稱為表面融化,最早由電磁學創始人邁克爾·法拉第(Michael Faraday)在1850 年代。此後,反复研究,但水膜形成的機制仍不清楚。
這一次,我們使用與奧林巴斯公司合作開發的可以可視化原子高度和分子高度差異的光學顯微鏡進行觀察。結果,當接近平衡蒸汽壓狀態時,擬液體層自發排斥水(冰排斥擬液體層),冰不能完全潤濕成薄膜,導致凝結。狀態(丟棄形式)。之後發現偽液層蒸發是為了消除冰層、空氣層和水層同時存在的不穩定狀態,最終出現乾燥裸露的冰面。另一方面,也發現只有當冰面滿足一定的冰生長條件或昇華條件時,才會形成擬液層。這一結果表明,擬液體層處於從水蒸氣到冰(或反之亦然)相變過程中瞬時產生的中間狀態。
據說表面熔化本身是一種普遍現象,不僅發生在冰上,而且還發生在包括金屬和半導體在內的各種其他物質的晶體表面。因此,這項研究的成果有望對從凝聚態物理到材料科學和全球環境科學的廣泛研究領域產生重大影響。