Un nuevo tipo de hielo que se dobla como fideos sin romperse

El hielo es duro y quebradizo. Sería increíble hacer rodar el hielo alrededor de una bola blanda y devolverla a su forma recta original. Pero eso es lo que están haciendo los investigadores ahora, aunque a una escala mucho menor.

Produjeron cristales de hielo microscópicos que no solo son elásticos y flexibles, sino que también transmiten muy bien la luz a lo largo de su longitud. Estas «microfibras de hielo» podrían usarse algún día para estudiar la contaminación del aire. Publicado en Science Thursday,

Limin Tong, físico de la Universidad China Hejing, dijo que él y sus colegas se inspiraron para estudiar el hielo después de trabajar con un tipo de vidrio de silicio. El Dr. Tong dice que la experiencia cotidiana nos enseña que el vidrio de las ventanas o los vasos para beber es frágil. Pero las piezas de vidrio largas y delgadas, como los anillos de fibra de vidrio, son flexibles. Los investigadores han sugerido que este puede ser el caso del hielo.

El hielo ocurre en una variedad de condiciones naturales, como glaciares e icebergs, pero el Dr. Tong և y sus colegas necesitaban preparar agua congelada que cumpliera con muchas de las características. Este hielo debería haber sido casi perfecto.

El equipo comenzó a hacer una cámara circular de más de una pulgada de diámetro en una impresora 3D. Usando nitrógeno líquido, congelaron el espacio dentro de la cámara a 58 grados Fahrenheit negativos. Luego colocaron pequeñas herramientas en este laboratorio en miniatura, incluida una aguja de metal que usaba 2000 voltios de electricidad. Este voltaje creó un campo eléctrico y las moléculas de agua en el aire respondieron al campo posándose en la aguja. Muy lentamente, a una velocidad de aproximadamente una pulgada por segundo, de la punta de la aguja crecieron microfibras en forma de varilla.

Las microfibras nunca han pasado mucho tiempo. Difícilmente se podían ver a simple vista, pero las imágenes de alta resolución mostraban que eran monocristales. Esto significa que los átomos dentro de ellos están dispuestos en patrones repetitivos. «Los átomos están dispuestos como células», dijo el Dr. Tong.

Esta perfección estructural se combina con la relativa ausencia de defectos microscópicos en los microscopios, como pequeñas grietas, agujeros, átomos o moléculas faltantes, lo que los hace más flexibles que el hielo natural. no participó en el estudio.

«No hay límites de grano, ni grietas, ni características que de otro modo limitarían la tensión que puede tener el cuerpo».

Para demostrar esta flexibilidad, el Dr. Tong y sus colegas utilizaron instrumentos microscópicos para empujar las microfibras. Demostraron que, al igual que los fideos cocinados en hielo, se podía doblar en círculos casi completos antes de volver a su forma original. «No hubo deformidad permanente», dice el Dr. Schulson, quien escribe: Un artículo prospectivo que acompaña a un estudio científico.,

El equipo también descubrió que las microfibras transmiten luz de manera eficiente a lo largo de su longitud. Cuando los investigadores enviaron luz visible a un extremo de la microfibra, más del 99 por ciento apareció en el otro extremo. Funcionan como la fibra óptica, lo que le permite conectarse a Internet rápidamente, dijo el Dr. Tong. «Pueden dirigir la luz de un lado a otro».

Los investigadores sugieren que estas microfibras podrían algún día usarse para estudiar la calidad del aire. Las partículas relacionadas con la contaminación: la suciedad y los metales, por ejemplo, a menudo permanecen en trozos de hielo en la atmósfera, donde cambian la forma en que el hielo se absorbe y refleja la luz. El equipo propone construir una microfibra a partir de hielo contaminado. Para estudiar cómo la luz viaja a través de ella, es posible comprender mejor la cantidad y el tipo de contaminación en la región.