Painduv jää laiendab vee füüsika piire

$content['photos'][0]['caption'.lang::suffix($GLOBALS['category']['lang'])]?>
Painduv jää taastab oma kuju. Autor/allikas: P. Xu et al/Science 2021

Hiina teadlased kasvatasid puhtaid jääkristalle, mida saab painutada madalatel temperatuuridel peaaegu ringikujulisteks silmusteks. Tehnikast võib tõusta kasu nii vee enda omaduste uurimisel kui ka arvutikiipides info edastamiseks kasutatavate mikrokiudude loomisel.

Vesi on üks eriskummalisemaid Maal looduslikult leiduvaid aineid. Kui reeglina muutuvad vedelikud tihedamaks vastavalt sellele, kuidas nende temperatuur langeb, siis vesi on kõige tihedam hoopis 4 °C juures, muutes elu selle praegusel kujul võimalikuks. Madalatel temperatuuridel ja tavamaailmast erineval rõhul võiks ilmutada see teisi veel ebaharilikemaid omadusi.

Ennustuste kohaselt saab venitada jääkristalle kuni 15 protsenti, kuni need oma algse kuju taastamise asemel murduvad. Argielus kohatav jää on oluliselt hapram. Tavaliselt juhtub see juba juhul, kui jääd venitakse vähem kui 0,3 protsendi võrra. Looduses tekkivas jääs leidub hulgaliselt mikromõrasid, poore ja teisi väiksemaid vigu. Selle tulemusena ei jaotu tekkivad pinged enam kristallides ühtlaselt.

Zhejiangi Ülikooli teadlased eesotsas Limin Tongiga leidsid nüüd viisi erakordselt puhaste jääkiudude ketramiseks. Töörühm juhtis ülimadalatel temperatuuridel veeauru kambrikesse, milles valitses ligi 14 000 korda kõrgem rõhk kui merepinnal. Varem oli pandud kambrisse ka 2000-voldise pinge all olev volframnõel, millele kristallid kasvama hakkasid.

Katsete põhjal olid kõige painduvamad -150 °C juures kasvatatud jääkiud. Teadlased näitasid, et mikroskoopilisi kiude oli võimalik venitada kuni 10,9 protsenti, kombates sellega teoreetilist piiri. Teisisõnu sai umbes 4,4-mikromeetrise läbimõõduga kiude painutada kuni 20-mikromeetrise läbimõõduga silmusteks.

Töörühm pani tähele, et loodud jää oli samal ajal sama läbipaistev kui tipptasemel mikrokiipides valguse juhtimiseks kasutatavad lainejuhid. Tong spekuleeris seetõttu kolleegidega, et jääst koosnevaid mikrokiude saaks kasutada tulevikus madalatel temperatuuridel fiiberoptiliste kaablite odava aseainena.

Samuti võiks tõusta painduvast jääst kasu vee omaduste uurimisel. Lähemal uurimisel leidis töörühm, et jääkiude tugevalt painutades hakkab muunduma Ih-tüüpi ehk kuusnurksetest kristallidest koosnev jää II-tüüpi jääks, mille kristallid on rombilised. Sellega kaasnevalt kasvas nende tihedus neljandiku võrra. Ennustuste kohaselt saab eksisteerida universumis kuni 300 erinevat tüüpi veejääd.

Uurimus ilmus ajakirjas Science.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: