De buitenste ijslaag gedraagt ​​zich als vloeibaar water, zelfs bij een temperatuur van –30°C. Natuurkundigen van AMOLF hebben dit onomstotelijk aangetoond met een moderne oppervlaktegevoelige meettechniek. Bij lagere temperaturen, echter, de waterlaag wordt steeds dunner. De onderzoekers rapporteren hun bevindingen in het tijdschrift Angewandte Chemie .

Een van de redenen waarom ijs zo glad is, is dat de buitenste laag meer lijkt op een vloeistof dan op een vaste stof. Onderzoekers uit Amsterdam hebben nu experimenteel aangetoond dat het oppervlak van ijs dezelfde eigenschappen heeft als vloeibaar water, zelfs bij –30°C. Dit dunne laagje water verklaart ook waarom twee ijsblokjes aan elkaar kunnen bevriezen als ze met elkaar in contact komen, wat bij andere materialen niet gebeurt.

AMOLF-onderzoekers Wilbert Smit en Huib Bakker onderzochten de sterkte van de bindingen tussen watermoleculen in de bovenste ijslaag. Omdat het oppervlak erg dun is, ze gebruikten een gevoelige techniek die het gedrag van alleen de buitenste moleculen van het oppervlak kan visualiseren. Bij eerdere pogingen de meetapparatuur kon geen onderscheid maken tussen de toplaag en de rest van het ijs.

De twee onderzoekers ontdekten dat de buitenste vloeistoflaag steeds dunner werd naarmate de temperatuur daalde, van vier moleculaire lagen bij –3°C tot twee moleculaire lagen bij –30°C. Naarmate het ijs verder afkoelt, zelfs de buitenste laag wordt uiteindelijk bevroren. Dat is een van de redenen dat ijs minder glad wordt bij temperaturen onder de –30°C. In die omstandigheden, schaatsen wordt steeds moeilijker.

De onderzoekers gebruikten een geavanceerde techniek die som-frequentiegeneratie-spectroscopie wordt genoemd. Deze techniek maakt het mogelijk om heel specifiek het gedrag van het oppervlak te registreren, zonder enige informatie over het onderliggende gebied door te geven. Als het oppervlak wordt verlicht met twee intense lichtstralen van zeer snelle (femtoseconde) lasers, dan, onder de juiste voorwaarden, de twee lichtstralen hebben alleen interactie met de moleculen op het oppervlak. Hierdoor ontstaat een lichtstraal van een andere kleur. De kleur en intensiteit van deze bundel bevatten gedetailleerde informatie over de moleculaire structuur van het oppervlak.