Scritto: Lunedì, 12 Luglio 2021 05:29 Ultima modifica: Lunedì, 12 Luglio 2021 18:49

Il ghiaccio flessibile


Il ghiaccio è notoriamente rigido e fragile ma potrebbe comportarsi in modo inatteso, tutto dipende dalle imperfezioni strutturali.

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Il ghiaccio flessibile Peizhen Xu, Bowen Cui, Xin Guo, Limin Tong/Zhejiang University)

In linea teorica il ghiaccio potrebbe raggiungere una deformazione elastica massima del 15% circa. Tuttavia, in natura, questo valore è molto più basso (inferiore allo 0,3%). La ragione di questa discrepanza è che i cristalli di ghiaccio hanno imperfezioni strutturali che ne aumentano la fragilità. Infatti, sebbene ai nostri occhi il ghiaccio possa sembrare soltanto.... ghiaccio, la sua struttura cristallina può variare molto e le molecole in un cristallo di ghiaccio possono assumere molte configurazioni diverse, note come fasi. Le transizioni tra le fasi possono verificarsi in una varietà di condizioni che hanno a che fare con la pressione e la temperatura. Quindi, un team di ricercatori guidato da Peizhen Xu dell'Università di Zhejiang in Cina ha cercato di creare ghiaccio con il minor numero possibile di imperfezioni.

Gli scienziati hanno coltivato microfibre di ghiaccio d'acqua che possono piegarsi ad anello, battendo la precedente deformazione massima di una percentuale significativa e aprendo la strada a nuove opportunità nella fisica del ghiaccio.

Posto un ago di tungsteno in una camera ultrafredda, a una temperatura di circa -50 gradi Celsius, molto più fredda di quanto fosse stato tentato in precedenza, è stato rilasciato vapore acqueo ed è stato applicato un campo elettrico. Questo ha attirato le molecole d'acqua sulla punta dell'ago, dove si sono cristallizzate, formando una microfibra con una larghezza massima di circa 10 micrometri, inferiore alla larghezza di un capello umano. Il passo successivo è stato quello di abbassare la temperatura tra -70 e -150 gradi Celsius. Quindi, i ricercatori hanno provato a piegare le fibre di ghiaccio.

A meno 150 gradi Celsius, una microfibra di 4,4 micrometri di diametro era in grado di piegarsi in una forma quasi circolare, con un raggio di 20 micrometri. Ciò suggerisce una deformazione elastica massima del 10,9%, molto più vicina al limite teorico rispetto ai tentativi precedenti. E non solo: quando la microfibra è stata rilasciata, è tornata nella sua posizione originale.

Dall'esperimento è emerso che durante le curve strette della microfibra di ghiaccio, a temperature inferiori a meno 70 gradi Celsius, si è verificata una transizione di fase da una forma di ghiaccio nota come ghiaccio Ih, la forma cristallina esagonale del ghiaccio ordinario come si trova in natura, alla forma romboedrica ghiaccio II, che si forma comprimendo il ghiaccio Ih. E la transizione era anche reversibile.

Infine, il team ha provato a utilizzare il ghiaccio quasi perfetto come guida d'onda per la luce, collegando una sorgente di luce visibile a un'estremità della microfibra. Molteplici lunghezze d'onda sono state trasmesse con la stessa efficacia delle guide d'onda on-chip all'avanguardia, suggerendo che le microfibre di ghiaccio potrebbero essere utilizzate come guide d'onda flessibili per lunghezze d'onda visibili a basse temperature.

In conclusione, "le microfibre di ghiaccio elastiche dimostrate qui possono offrire una piattaforma alternativa per esplorare la fisica del ghiaccio e aprire opportunità precedentemente inesplorate per la tecnologia relativa al ghiaccio in varie discipline", hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore e l'image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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