Microstructura y orden de los cristales durante la congelación de las gotas de agua sobreenfriadas

Área de la Ciencia:

• Física y química
• Ciencias de los materiales
• Ciencias atmosféricas

Sus antecedentes:

• Las gotas de agua súper enfriadas son cruciales para estudiar la nucleación del hielo y los fenómenos atmosféricos.
• Las dinámicas de congelación de gotas son complejas y estocásticas, impactando el comportamiento de las nubes y la retroalimentación climática.

Objetivo del estudio:

• Investigar el proceso de congelación de las microgotas de agua después de la nucleación de hielo homogéneo.
• Desarrollar un modelo para la dinámica de congelación de gotas y analizar la formación de cristales de hielo.

Principales métodos:

• Utilizó microscopía óptica y difracción láser de rayos X para examinar decenas de miles de microgotas de agua en el vacío.
• Desarrolló un modelo de congelación de siete etapas basado en imágenes de caída para sincronizar los datos de difracción.

Principales resultados:

• Orden cristalino de largo alcance en hielo formado en menos de 1 milisegundo.
• El líquido restante exhibió propiedades similares a las capas cuasi líquidas en el hielo prefundido.
• El hielo recién formado poseía una estructura cristalina hexagonal tensa, un estado metastable temprano.

Conclusiones:

• El estudio proporciona un modelo detallado basado en etapas de congelación de microgotas de agua.
• Los hallazgos ofrecen información sobre los procesos de solidificación rápida y los estados iniciales de la formación de hielo.
• Las técnicas empleadas pueden aplicarse para estudiar la dinámica de congelación en diversas condiciones, incluidas las nubes atmosféricas.