Ученые на микроуровне исследовали, как кристаллы льда формируются на поверхностях с различными свойствами. Оказалось, что можно заставить лед расти от поверхности, формируя структуру, напоминающую шестилистный клевер. Статья с результатами опубликована в журнале Proceedings of the National Academies of Science.

Когда летящие в воздухе капли воды замерзают, получаются снежинки с шестилучевой симметрией. Когда же льдинки образуются на поверхности, может возникать бесчисленное множество разнообразных форм. И они сильно зависят от смачиваемости поверхности, как выяснил коллектив ученых из Китая и США.

Используя высокоскоростную съемку и микроскоп, физики увидели, как лед формируется на алюминиевой подложке с гидрофобным покрытием. В качестве центров кристаллизации использовались наночастицы из йодида серебра. В результате получились напоминающие листья структуры с шестилучевой симметрией, прикрепленные к поверхности лишь в одной точке. В то же время на гидрофильной поверхности лед рос вдоль подложки, формируя напоминающий подсолнух плоский узор.

На гибридной поверхности с переменными свойствами кристаллы росли на гидрофильных областях, но останавливались у границ с гидрофобными. Также ученые обратили внимание на то, что потоки воздуха гораздо легче срывают кристаллы, выросшие на гидрофобных поверхностях. Авторы предлагают использовать эту идею при производстве, например, ветровых стекол автомобилей, путем включения в них наночастиц.

«Ключевым стало наличие стабильных центров кристаллизации», — говорит соавтор работы Цзяньцзюнь Ван.

Кристаллы льда, образовавшиеся на алюминиевой подложке с гидрофобным покрытием. Jianjun Wang