Det finns inget som en glass på en varm dag, och att äta det innan det smälter för mycket är en del av det roliga. Glass är ett mjukt fast ämne, och dess överklagande är en komplex kombination av 'munkänsla', smak och utseende, som alla påverkas starkt av den bakomliggande mikrostrukturen. Vi vet att förändringar i glassstrukturen sker vid lagringstemperaturer över -30 ° C, så de kommer att uppstå under frakt, och i frysar i snabbköpet och hemma. I deras pågående strävan efter att skapa den perfekta glassen, ett internationellt team av forskare tog med prover till Diamond för att undersöka temperaturberoendet för dessa mikrostrukturella förändringar, och de underliggande fysiska mekanismerna som styr mikrostrukturell stabilitet.

Tidigare forskning har undersökt grovning av mikrostrukturen med ljusmikroskopi och kryoskannande elektronmikroskopi, och transmissionselektronmikroskopi, men dessa tekniker ger bara 2-D information om ytan eller om snitt genom glassprovet. 3D-röntgentomografi ger mycket mer information, och för deras första uppsättning experiment på Diamond, laget använde glassprover som hade termiskt missbrukats i förväg, genom att cykla dem mellan -15 ° C och -5 ° C under ett antal dagar. Resultaten visade att både iskristaller och luftceller i glassskummet växte i storlek i upp till 14 cykler, med en tillväxttakt som minskade betydligt efter 7 cykler.

Dessa ex situ -studier kunde inte visa interaktionerna mellan de mikrostrukturella funktionerna, och så för deras senaste uppsättning experiment, laget tog med glassprov som hade termiskt cyklats genom 7 cykler till Diamond, och undersökte dem sedan under ytterligare 7 cykler på Diamond Manchester Beamline (I13-2). De utvecklade en ny datarekonstruktion och bildbehandlingsmetod för att segmentera och kvantifiera den stora datamängden som härrör från dessa tidsuppklarade studier.

Resultaten avslöjade att smältning och omkristallisation är ansvarig för förändringar av iskristallens storlek och form under termiskt missbruk, förändringarna i luftbubblans storlek och sammankoppling beror huvudsakligen på att bubblorna koalescerar.

Enligt professor Peter Lee från Research Complex i Harwell:

"Detta arbete avslöjade också andra intressanta fenomen, inklusive rollen som den icke -frysta matrisen för att upprätthålla glassens mikrostrukturella stabilitet och de komplexa interaktionerna mellan iskristaller och luftbubblor. Till exempel, smältning och omkristallisation av iskristaller påverkar väsentligt luftbubblornas morfologi och beteendet hos den ofrysta matrisen. "

Teamets resultat ger viktig information som förbättrar förståelsen av mikrostrukturell utveckling i glass och andra mjuka livsmedel. De experimentella uppläggnings- och bildbehandlingsrutiner som utvecklats är tillämpliga på ett brett spektrum av mjuka material.