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Giovedì, Settembre 16, 2021
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La nuova scoperta del ghiaccio elettrico

Un gruppo di ricercatori ha creato un filamento di ghiaccio in cui i legami puntano tutti nella stessa direzione, così da creare un campo elettrico

Un filamento di ghiaccio ferroelettrico è stato ottenuto da un gruppo di ricercatori cinesi della Xiamen University, che descrivono il fenomeno in un articolo pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences.

Per quanto sia una molecola apparentemente semplice, quella dell’acqua mostra comportamenti molto singolari che continuano a suscitare l’interesse degli scienziati. E’ noto per esempio che a seconda della temperatura e della pressione in cui si trova, il ghiaccio può assumere forme fra loro molto differenti.

Ogni molecola d’acqua è portatrice di un minuscolo campo elettrico, ma dato che quando l’acqua solidifica la loro disposizione è casuale e i legami puntano in direzioni differenti, i loro effetti si cancellano e il campo complessivo del ghiaccio è nullo. I legami dl ghiaccio ferroelettrico puntano invece tutti nella stessa direzione, così da creare un campo elettrico.

Alcuni ricercatori hanno ipotizzato che questa singolare forma di ghiaccio possa esistere sui pianeti esterni, come Urano, Nettuno o Plutone. La produzione di ghiaccio ferroelettrico in laboratorio era finora riuscita solo a livello monodimensionale e in uno stato eterogeneo, in cui cioè si ha una mescolanza di fasi.

In questo nuovo studio, i ricercatori hanno sintetizzato un ghiaccio ferroelettrico monodimensionale omogeneo congelando un “filamento” di acqua. Per creare questo filamento i ricercatori hanno progettato sottilissimi nanocanali ciascuno dei quali può contenere esattamente 96 molecole di H2O per unità di cella. Abbassando progressivamente la temperatura da quella iniziale di 77 °C, hanno trovato che sotto i 4°C la sostanza andava incontro a una transizione di fase che la trasformava in ghiaccio 1D e che a questa temperatura e quella di -98°C mostrava una notevole anomalia dielettrica.

“Sappiamo che il punto di solidificazione è differente da quello che si ha in condizioni normali a causa del confinamento in nanocanali. Perché il ghiaccio 1D si formi a una temperatura superiore è ancora una questione aperta”, ha detto Xiao Cheng Zen, che ha diretto lo studio.


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