Su hər yerdədir və müxtəlif formalarda olur: qar, sulu qar, dolu, şaxta və s. Bununla belə, suyun bu qədər adi olmasına baxmayaraq, alimlər hələ də suyun maye haldan bərkə çevrilməsi zamanı baş verən üstünlük təşkil edən fiziki prosesi tam başa düşə bilmirlər.

İndi, Journal of Colloid and Interface Science -da dərc olunan məqalədə , Tokio Universitetinin Sənaye Elmləri İnstitutunun tədqiqatçıları buzun niyə su obyektlərindən daha səthlərdə daha asan əmələ gəldiyini aşkar etmək üçün bir sıra molekulyar miqyaslı simulyasiyalar həyata keçiriblər.

Suyun 0°C-də (32°F) donması hamıya məlum olsa da, bu temperatura çatdıqda su dərhal buza çevrilmir. Əvəzində buz kristalları kiçik “nüvələrdə” əmələ gəlməyə başlayır və nüvələşmə deyilən bir proseslə su bədəni boyunca yayılır. Aşağı temperaturlar nüvələşmə hadisələrini təşviq edir və buna görə də dondurma prosesini sürətləndirir. Mikroskopik səviyyədə olsa da , digər amillər də rol oynaya bilər.

Tədqiqatın aparıcı müəllifi Qanq Sun deyir: “Bir stəkan suyun donmasını seyr etsəniz, buzun əvvəlcə su-şüşə interfeysində əmələ gəldiyini və tədricən içəri doğru hərəkət etdiyini görərsiniz”. “Beləliklə, su molekullarının səthlərlə qarşılıqlı əlaqəsinin nüvələşmə prosesi üçün vacib olduğu aydındır.”

Buz əmələ gəlməsindən məsul olan mikroskopik effektləri anlamaq üçün komanda mürəkkəb, ən müasir molekulyar dinamika simulyasiyalarından istifadə etdi . Simulyasiyalar temperatur və molekullararası qarşılıqlı təsir gücü kimi bir çox fiziki parametrləri nəzərdən keçirdi, lakin onlardan biri xüsusilə təəccüblü idi.

“Əksər insanlar güman edərlər ki, səthin buza olan yaxınlığı nüvələşmə yolunu diktə edir” deyə baş müəllif Hajime Tanaka izah edir.

“Lakin bizim simulyasiyalarımız göstərir ki, səthə ən yaxın olan iki təbəqədə su molekullarının düzülüşü daha da vacibdir. Bu strukturlaşdırılmış təbəqələşmə səthdə aşağı ölçülü altıbucaqlı kristal qəfəsin əmələ gəlməsinə kömək edir, daha sonra isə kütləyə yayılır”.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=2612643799&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1749038639&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-ice-layer-secret-mechanisms-formation.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS41NyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM3LjAuNzE1MS41NyJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMzcuMC43MTUxLjU3Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1749038639672&bpp=3&bdt=209&idt=-M&shv=r20250602&mjsv=m202506030101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1749038492%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1749038492%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1749038492%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=8663331308792&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2262&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353386%2C95362290%2C31092827%2C95359265%2C95362171&oid=2&pvsid=8815858207894699&tmod=252968925&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=118

Bununla belə, səthin hidrofilliyi (suyu cəlb edən güc) əsas amil olaraq qalır. Həddindən artıq hidrofillik su molekullarının ikiqatlı altıbucaqlı düzülməsini pozur , nüvələşməyə mane olur. Bununla belə, buz əmələ gəlməsi üçün “Goldilocks zonası” var, burada səthin qarşılıqlı təsiri kristallaşmaya müdaxilə etmək üçün nə çox güclü, nə də çox zəifdir.

Bu bilik tədqiqatçılara buz əmələ gəlməsini potensial olaraq idarə edə biləcək bir alət verir ki, bu da buz əleyhinə örtüklər və digər materiallar üçün faydalı olardı. Təklif olunan mexanizm silisium və karbon kimi digər tetraedral bağlanan mayelərlə digər mayelərə də aid edilə bilər.

Bu, daha sonra nüvələşmə hadisələrinə nəzarətin sosial və iqtisadi tətbiqlərə malik olduğu iqlim elmi və yarımkeçiricilər istehsalı kimi mühüm sahələrə məlumat verə bilər .

Ətraflı məlumat: Gang Sun et al, Buz əmələ gəlməsində səthlərin yaxınlığında suyun strukturunun gizli rolu, Journal of Colloid and Interface Science (2025). DOI: 10.1016/j.jcis.2025.137812

Tokio Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir