Su, çok şaşırtıcı davranışları olan bir maddedir. Özellikle de sıfırın altındaki sıcaklıklarda, yani süper-soğuk durumda bulunan suyun buza dönüşmeden hemen önceki davranışları oldukça ilginçtir. Çalışmalarını bu konu üzerinde yoğunlaştıran bir grup fizikçi, geçtiğimiz günlerde buz oluşum sürecinin ilk spontane adımlarını, sadece 15 moleküllü olan çok ufak kristal öbeklerinde sergilenen buz kristali yapı desenlerini tanıyarak gözlemledi. Kanada'da bulunan St. Francis Xavier Üniversitesi'nden Connor Buhariwalla ve ekibinin yaptığı araştırmadan elde edilen bulguları EPJE dergisinde yayımlanan bir makalede bilim dünyası ile paylaşıldı.

Bilimcilerin bu gözlemi, sıvı suyun süper-soğuk duruma gelir gelmez, buz kristaline dönüşmeden önce tamamen dengesizleşmediğini ortaya koyan yeni bir araştırmanın bir parçası. Bilimciler, sonuca ulaşmalarını sağlayan en büyük adımın, kristal oluşumu için süper-soğuk suyun sıkıştırılabilirliğinin artmaya devam ettiği bölge boyunca bir enerji bariyerinin varlığını kanıtlamaları olduğunu belirtiyorlar. Daha önce yapılmış olan araştırmalar, sıvı soğurken bu bariyerin kaybolduğunu ileri sürüyordu.

Diğer maddelerden farklı olarak, sıvı su ne kadar soğursa sıkıştırılabilirliği o kadar artar. Suyun bu sıkıştırılabilme davranışının neye dayandığı on yıllardan beri tartışılmıştır. Hâlâ doğrulanamamış olsa da, bu ilginç görüngünün olası açıklamalarından biri, buharlaşma sırasındaki sıvı-gaz hâl değişimi gibi bir hâl değişiminin varlığından kaynaklanıyor olmasıdır. Ancak burada söz konusu olan hâl değişimi, iki sıvı faz arasında gerçekleşen bir değişim olmalıdır.

Daha önce yapılan deneylerde karşılaşılan sorun, sıvı-sıvı faz geçişinin gerçekleşeceği öngörülen koşullar altında süper-soğuk suyun kristalleşmesi olduğunu fark eden ekip, bunun yerine süper-soğuk suyun davranışlarını tanımlayan bir model üzerinde çalışmış. Böylece küçük buz kristal çekirdeklerinin oluşumu için gereken serbest enerji miktarını hesaplamışlar. Elde edilen veriler suyun neden çok farklı iki katı formda (düşük yoğunluklu ve yüksek yoğunluklu amorf buz) bulunabildiğini açıklamaya da yardımcı olabilir.

---

Kaynak:"Free energy of formation of small ice nuclei near the Widom line in simulations of supercooled water." Eur. Phys. J. E 38: 39, DOI: 10.1140/epje/i2015-15039-x

---