Предложен новый способ контролировать образование кристаллов льда
#Грани_РАН
Физики из Объединённого института высоких температур РАН предложили универсальную теоретическую модель, которая объясняет, как простые органические вещества вроде аминокислот или сахаров могут влиять на форму и размер кристаллов льда. Было установлено, что они не только мешают воде замерзать, но и самоорганизуются в наночастицы, которые прилипают к кристаллам льда и тормозят его рост.
🗣Когда вода превращается в лёд, между кристаллами остаются тонкие прослойки жидкости, в которых скапливаются растворённые вещества. Мы показали, что при сильном охлаждении эти молекулы начинают объединяться в наночастицы, которые „прилипают“ к границе кристаллов и мешают им сливаться. Фактически это тот же принцип, по которому работают антифризные белки у арктических рыб, только в этом случае речь идёт о гораздо более простых и синтетически доступных молекулах🗣, — прокомментировал один из авторов статьи, старший научный сотрудник ОИВТ РАН Максим Орехов.
Эффективность механизма определяется растворимостью: чем хуже вещество растворяется, тем легче формируются стабильные наночастицы. Их геометрия также важна — если поверхность частиц повторяет структуру кристаллической решётки льда, они прочно прикрепляются и замедляют его рост.
В медицине рекристаллизация льда при замораживании и оттаивании препятствует эффективной криоконсервации клеток и тканей, вызывая их повреждения. Добавление химических ингибиторов позволяет подавлять рост льда и защищать клетки без использования сложных или токсичных веществ.
Технологии также применимы для контроля роста льда при хранении и транспортировке продуктов, создания материалов, устойчивых к циклам замерзания и оттаивания, а предложенная модель может использоваться для моделирования ледовых процессов в атмосфере и климате.