Quanto può essere piccola una goccia d’acqua affinché possa ancora trasformarsi in ghiaccio?

È una domanda interessante quella che si sono posti i ricercatori dell’Università dello Utah che, uno studio pubblicato su Proceedings of National Academy of Sciences, hanno cercato di dare una risposta al seguente quesito: quanto può essere piccola una goccia d’acqua affinché possa ancora trasformarsi in ghiaccio?
Secondo i ricercatori la goccia più piccola che può trasformarsi ancora in ghiaccio deve essere composta almeno da 90 molecole d’acqua. Parliamo di una dimensione minimale, paragonabile a quelle del virus più piccolo tra quelli conosciuti.

Come spiega Valeria Molinero, professoressa di chimica e una delle autrici dello studio, a dimensioni più piccole la transizione da acqua ghiaccio comincia a farsi un po’ difficile.
A differenza dei quantitativi di acqua che siamo soliti vedere quotidianamente, come la quantità che può entrare in un banale bicchiere, a queste grandezze e a queste quantità l’acqua diventa ghiaccio tutta insieme e immediatamente.

Il ghiaccio si presenta quasi esclusivamente una particolare struttura di cristallo esagonale, molto ordinata e conosciuta come “ghiaccio I”. Dato che esistono particolari effetti termodinamici concorrenti, tuttavia, quando si va al di sotto di un certo quantitativo d’acqua non è più possibile formare del ghiaccio termodinamicamente stabile.

Già precedenti ricerche avevano ristretto la dimensione minima di una goccia d’acqua che può ancora diventare ghiaccio da 90 molecole d’acqua fino ad un massimo di 400. Grazie a sofisticate simulazioni computerizzate, il team dell’Università dello Utah, di quella della California a San Diego, dell’Universität Göttingen e dell’Istituto Max Planck per la dinamica e l’auto-organizzazione di Gottinga, ha scoperto che al di sotto di una goccia composta da 90 molecole d’acqua c’è la cosiddetta “fine del ghiaccio”.
Si parla diuna goccia con una dimensione di circa due nanometri, un milione di volte più piccola di un tipico fiocco di neve.

I ricercatori hanno scoperto, tra l’altro, che nelle gocce composte da 90 a 150 molecole d’acqua si verifica un’oscillazione imprevista intorno a zero gradi centigradi: l’acqua passa tra lo stato liquido e quello ghiacciato in maniera oscillante, un effetto che era già stato previsto teoricamente diversi decenni fa.
“I sistemi macroscopici non hanno un meccanismo analogo; l’acqua è liquida o solida. Questo comportamento oscillante sembra unico per i cluster in questa dimensione e gamma di temperature”, dichiara Thomas Zeuch dell’Università di Göttingen.

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