Een team van natuurkundigen verbonden aan verschillende instellingen in China heeft de reden achter de gladheid van ijs blootgelegd. In hun onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Nature , gebruikte de groep atoomkrachtmicroscopie om het ijsoppervlak bij verschillende temperaturen van dichterbij te bekijken.

Eerder onderzoek en veel anekdotisch bewijs hebben aangetoond dat ijs glad is, zelfs als de temperatuur ver onder het vriespunt ligt. Uit onderzoek is gebleken dat dit komt door een voorsmeltcoating die zich aan het oppervlak ontwikkelt en die als smeermiddel dient.

In dit nieuwe onderzoek gebruikte het onderzoeksteam een ​​atoomkrachtmicroscoop met een koolmonoxideatoom op de punt om de structuur van normaal ijs en de voorsmeltlaag ervan beter te kunnen bekijken.

De onderzoekers begonnen met het koelen van ijs in de microscoopkamer tot -150°C en gebruikten vervolgens de microscoop om de atomaire structuur ervan te bekijken. Ze konden zien dat het interne ijs (bekend als ijs Ih) en het ijs aan de oppervlakte verschillend waren.

Het ijs Ih was, zoals verwacht, gerangschikt in gestapelde zeshoeken. Het ijs aan de oppervlakte was daarentegen slechts gedeeltelijk zeshoekig. De onderzoekers vonden ook defecten in het ijs op de grens tussen de twee ijssoorten, die ontstonden toen de verschillende ijsvormen elkaar ontmoetten.

Vervolgens verhoogden de onderzoekers de temperatuur in de kamer iets, waardoor er meer wanorde ontstond naarmate de vormverschillen groter werden. Het team creëerde vervolgens een simulatie die liet zien hoe een dergelijke wanorde het oppervlak als geheel zou beïnvloeden. Hieruit bleek dat de wanorde zich over het hele oppervlak uitbreidde, waardoor het ijs er vloeibaar uitzag en glad zou zijn als er op werd getrapt.

Het onderzoeksteam legt uit dat de reden dat hun experimenten bij zulke lage temperaturen werden uitgevoerd, was dat de microscoop in een vacuüm moest worden gebruikt; warmere temperaturen zouden tot sublimatie hebben geleid, waardoor het moeilijk werd om het ijs op atomair niveau te bestuderen.

Ze merken ook op dat ze van plan zijn hun onderzoek voort te zetten door korte laserstoten te gebruiken om het ijs gedurende zeer korte tijd te verwarmen, zodat ze kunnen zien wat er gebeurt onder warmere omstandigheden.