Det yttersta lagret av is beter sig som flytande vatten, även vid en temperatur på –30 ° C. Fysiker på AMOLF har ostridigt visat detta med hjälp av en modern ytkänslig mätteknik. Vid lägre temperaturer, dock, vattenskiktet blir allt tunnare. Forskarna rapporterar sina fynd i tidskriften Angewandte Chemie .

En av anledningarna till att isen är så hal är att det yttersta lagret mer liknar en vätska än ett fast ämne. Forskare från Amsterdam har nu experimentellt visat att isytan har samma egenskaper som flytande vatten, även vid –30 ° C. Detta tunna lager med vatten förklarar också varför två isbitar kan frysa ihop när de kommer i kontakt, vilket inte händer med andra material.

AMOLF -forskarna Wilbert Smit och Huib Bakker studerade styrkan i bindningarna mellan vattenmolekyler i det övre lagret av is. Eftersom ytan är mycket tunn, de använde en känslig teknik som kan visualisera beteendet hos endast de yttersta molekylerna på ytan. I tidigare ansträngningar har mätutrustningen kunde inte skilja mellan toppskiktet och resten av isen.

De två forskarna fann att det yttersta vätskeformiga skiktet blev allt tunnare när temperaturen sjönk, från fyra molekylskikt vid –3 ° C till två molekylskikt vid –30 ° C. När isen kyls ytterligare, även det yttersta lagret blir så småningom fruset. Det är en av anledningarna till att is blir mindre hal vid temperaturer under –30 ° C. Under dessa omständigheter, skridskoåkning blir allt svårare.

Forskarna använde en avancerad teknik som kallas sumfrekvensgenerationsspektroskopi. Denna teknik gör det möjligt att registrera ytans beteende mycket specifikt, utan att vidarebefordra någon information om området nedanför. Om ytan belyses med två intensiva ljusstrålar med mycket snabba (femtosekund) lasrar, sedan, under rätt förutsättningar, de två ljusstrålarna interagerar bara med molekylerna på ytan. Detta ger en ljusstråle av annan färg. Färgen och intensiteten på denna stråle innehåller detaljerad information om ytans molekylära struktur.