Когда дело доходит до микроволокон, исследователям больше не нужно «ломать лед». Благодаря новому открытию в области наноматериалов теперь они смогут его сгибать.
«Наша группа работает над кремниевыми микроволокнами уже 20 лет, — говорит он. Синь Гоученый-оптик из Чжэцзянского университета в Китае и один из авторов исследования, опубликованного в журнале Science. Теперь его команда стала первой, кто вырастил гибкие микроволокна льда, которые он может складываться, не ломаясь.
Создание гибкого и «упругого» льда.
Известно, что лед - хрупкое вещество, в основном из-за несовершенства структуры его кристаллов. Наука до сих пор не до конца понимает, что происходит на молекулярном уровне, когда лед превращается в воду и наоборот. Оптические свойства новых ультраэластичных микроволокон льда могут приблизить понимание влияющих на них явлений. материалов.
эксперимент
Исследователи создали микроволокна, охладив вольфрамовую иглу (толщиной в один атом, самый острый объект из когда-либо созданных) в специальной камере примерно до -60 градусов по Фаренгейту. Затем они использовали электрическое поле, чтобы притянуть водяной пар к кончику иглы. Когда пар замерзал, он образовывал микроволокно из около 5 микрометров в диаметре и около 1 миллиметра в длину. В этот момент команда снизила температуру еще дальше от -94 до -238 градусов по Фаренгейту. Когда они попытались сложить его, они обнаружили, что их эксперимент сработал.
Полученное в результате волокно могло изгибаться до максимальной деформации 10,9%, что намного больше, чем у обычного льда, при этом возвращаясь к своей первоначальной форме.
Это похоже на волшебство. Обычно у нас нет идеальных кристаллов льда. Теперь у нас есть разновидность микрофибры с очень однородным характером.
Лимин Тонг, Чжэцзянский университет
На что способен гибкий лед?
Исследователи пропустили свет через это ледяное микроволокно, которое очень прозрачное, и обнаружили, что оно работает так же хорошо, как и оптическое волокно. Более того: это волокно можно также использовать для обнаружения вирусов или других микробов; Помещая крошечные организмы на микроволокна и направляя через них свет, мы можем больше узнать о концентрации, плотности или типах микробов, которые могут присутствовать.
В будущем команда также будет работать над созданием датчиков, совместимых с гибким льдом. Конечно, это волокно плавится при температуре около 14 градусов по Фаренгейту, а это означает, что во многих ситуациях оно может быть бесполезным. «Это очень популярная температура в лабораториях, — говорит Тонг, — а также в некоторых видах мороженого». Но исследователи в полярных регионах или в космосе могут использовать его из-за изначально низких температур.
Возможно, что более важно, свет, проходящий через эти замороженные волокна, может помочь исследователям изучить, что происходит, когда лед меняет фазу. Поскольку фазового перехода можно добиться, просто сложив микроволокно, это могло бы раскрыть больше о том, как формируются кристаллы льда, почему они образуются таким образом и какие молекулы участвуют.
А пока следующий шаг - определить, сможете ли вы сделать более длинные микроволокна льда. Я буду держать вас в курсе.
