为什么冰的表面会变湿?北海道大学的一个研究小组充分利用自己的光学显微镜来阐明冰的表面融化机制,这多年来一直是个谜。由于它是一种发生在各种晶体表面的现象,因此有望应用于广泛的研究领域。
即使在 0°C 或更低的温度下,冰的表面也覆盖着一层薄薄的水膜(伪液体层)的现象被称为表面熔化,最早由电磁学创始人迈克尔法拉第在1850 年代。之后,反复研究,但水膜形成的机制仍不清楚。
这一次,我们使用了与奥林巴斯公司合作开发的可以可视化原子和分子高度差异的光学显微镜进行观察。结果,当接近平衡蒸气压状态时,拟液层自发地排斥水(冰排斥拟液层),冰不能作为薄膜完全润湿,导致凝结。状态(下降形式)。之后发现伪液层蒸发是为了消除冰层、空气层和水层同时存在的不稳定状态,最终出现干裸冰面。另一方面,也发现只有在冰面满足一定的冰生长条件或升华条件时才会形成假液层。该结果表明,假液体层是在从水蒸气到冰(或相反)的相变过程中瞬时产生的中间状态。
表面熔化本身被认为是一种普遍现象,不仅发生在冰上,还发生在包括金属和半导体在内的各种其他物质的晶体表面上。因此,这项研究的结果有望对从凝聚态物理到材料科学和全球环境科学的广泛研究领域产生重大影响。