Ett team av forskare vid Hokkaido-universitetet har upptäckt ett 150 år gammalt mysterium kring ytsmältningen av iskristaller i sub-nollmiljöer med hjälp av ett avancerat optiskt mikroskop.

"Is är våt på ytan":Eftersom detta fenomen, kallas ytsmältning, nämndes av den brittiske forskaren Michael Faraday för mer än 150 år sedan, frågan om varför vatten på isytan inte fryser i en noll miljö förblev obesvarad.

I deras sökande efter den bakomliggande mekanismen bakom ytsmältning, laget använde ett speciellt optiskt mikroskop som utvecklats tillsammans med Olympus Corp. för att observera hur tunna vattenskikt, eller kvasi-flytande lager (QLL), föds och försvinner vid olika temperaturer och ångtrycksnivåer.

Enligt forskarnas resultat, tunna vattenskikt fuktar inte isogens yta homogent och fullständigt - en upptäckt som strider mot konventionell visdom. QLL:er, därför, inte kan existera stabilt vid jämvikt, och förångas därmed.

Vidare, teamet upptäckte att QLL endast bildas när isytan växer eller sublimerar, under övermättade eller omättade ångförhållanden. Detta resultat tyder starkt på att QLL är ett metastabilt övergående tillstånd som bildas genom ångtillväxt och sublimering av is, men är frånvarande vid jämvikt.

"Våra resultat motsäger den konventionella förståelsen som stöder QLL -bildning vid jämvikt, "säger Ken-ichiro Murata, studiens huvudförfattare vid Hokkaido University. "Dock, jämför energitillstånden mellan våta ytor och torra ytor, det är en konsekvens att QLL inte kan hållas i jämvikt. Ytsmältning spelar viktiga roller i olika fenomen som smörjning på is, bildning av ett ozonhål, och elproduktion i åskmoln, varav våra resultat kan bidra till förståelsen. "

Forskningen kommer sannolikt att ge ett universellt ramverk för att förstå ytsmältning på andra kristallina ytor, för.