La congelación comienza en pequeño, cuando una gota de agua pasa de líquido a sólido, generalmente comienza con una pequeña partícula llamada núcleo de hielo en la que se forman los primeros cristales de hielo antes de que se extiendan al resto de la gota o a través de un cuerpo de agua más grande. Ahora sabemos exactamente qué tan grande debe ser esa partícula para comenzar el proceso.

«Una botella de agua muy pura permanece líquida incluso por debajo de 0 ° C, pero se congela rápidamente si se sacude ligeramente la botella«, dice Xin Zhou de la Universidad de la Academia de Ciencias de China en Beijing. Esto se debe a que la sacudida introduce irregularidades en el agua que actúan como núcleos de hielo y comienzan el proceso de congelación. Pero más comúnmente los núcleos son impurezas.

Para examinar qué tan grande debe ser una partícula para comenzar la formación de hielo, Zhou y sus colegas utilizaron billones de pequeñas motas de óxido de grafeno. Mezclaron agua con láminas de este material que oscilaban entre 3 nanómetros cuadrados y 50 nanómetros cuadrados de tamaño, y luego bajaron la temperatura.

Cuando usaron partículas de óxido de grafeno de menos de 8 nanómetros cuadrados, el hielo solo comenzó a formarse en los bordes de las nanohojas a temperaturas extremadamente frías, alrededor de -27.5 ° C. Pero a 8 nanómetros cuadrados, la temperatura crítica donde el hielo comienza a formarse aumentó en aproximadamente 10° C. Llegaron a la conclusión de que una partícula debe tener unos 8 nanómetros cuadrados o más para actuar como núcleo de hielo a estas temperaturas. Probaron esto con óxido de grafeno porque es fácil hacer pequeños trozos de él, pero también probaron otras nanopartículas y confirmaron que el proceso era el mismo independientemente del material.

El efecto también funciona a la inversa. Cuando probaron un recubrimiento de nanopartículas de menos de 8 nanómetros cuadrados aplicadas a una superficie, impidieron la formación de hielo, por lo que podría usarse un material similar en cualquier cosa que no desee congelar, dice Zhou. Espera que este conocimiento nos permita diseñar mejores recubrimientos anticongelantes para su uso en aviones a fin de evitar una acumulación potencialmente peligrosa de hielo.

Referencia del diario: Nature , DOI: 10.1038 / s41586-019-1827-6

Via: https://www.newscientist.com/article/2228046-tiny-graphene-sheets-can-start-or-stop-ice-crystals-growing-in-water/#ixzz68Yu6r5HN