Pembekuan Air yang Super Dingin Membingungkan Para Ilmuwan

Setiap anak-anak sekolah tahu bahwa air membeku pada suhu 0°C. Atau mungkin tidak juga. Hal ini telah diketahui selama berabad-abad bahwa air murni, saat tidak adanya permukaan inti, dapat berada pada kondisi cairan yang super dingin turun pada suhu serendah sebesar
-40°C. Sekarang ini, para peneliti di Israel telah menemukan bahwa air yang super dingin itu sendiri akan membeku pada suhu yang berbeda tergantung pada apakah ada kontak dengan permukaan yang bermuatan positif atau negatif.

Pembekuan air yang super dingin membingungkan para ilmuwan




Lebih dari 150 tahun telah diketahui bahwa medan listrik dapat mempengaruhi titik pembekuan pada air super dingin.

Bagaimanapun, hal ini sangatlah sulit untuk memelajari fenomena di detail apapun karena permukaan yang melakukan menunjukkan nukleasi air diperistiwa apapun. Sekarang ini, sebuah tim yang dipimpin oleh Igor Lubomirsky pada Weizmann Institute di Rehovot telah menciptakan pengujian yang elegan dimana muatannya dapat diciptakan pada permukaan yang mengisolasi untuk memeriksa efek listrik pada titik pembekuan air yang super dingin.

Para peneliti menggunakan pyroelectric material lithium tantalate (LiTaO3), yang dapat mengembangkan muatan listrik positif atau negatif tergantung suhunya, sebagaimana suatu permukaan yang didalamnya dipelajari tetesan air yang super dingin.

Mereka menemukan bahwa permukaan tanpa medan listrik, tetesan akan membeku pada suhu sekitar -12.5°C. Bagaimanapun, pada permukaan bermuatan positif, titik pembekuan naik pada suhu -7°C, sedangkan jika permukaannya bermuatan negatif tetesannya tidak membeku sampai suhunya mencapai-18°C.

Ada sejumlah hipotesa atas efek medan listrik pada pembekuan air yang dingin, kata Lubomirsky. ‘Pandangan yang umumnya paling banyak dipegang adalah bahwa medan listrik mempengaruhi orientasi beberapa molekul air karena sisanya adalah polar. Kita tidak perlu bukti langsung tentang hal itu.’ Bagaimanapun, hal ini sebelumnya tidaklah diketahui bahwa muatan positif dan negatif mempengaruhi nukleasi yang berbeda dan hal ini adalah temuan yang tidak terduga dan mekanisme masih menjadi misteri, kata Lubomirsky. ‘Ini sebenarnya adalah apa yang kita coba pahami sekarang.’

Paul Connolly, yang meneliti formasi kristal es di awan pada University of Manchester di Inggris, mengatakan bahwa pekerjaan baru telah mengungkap apa ‘yang sebenarnya suatu fenomena menarik’. Connolly menambahkan bahwa hasilnya ‘mungkin membuktikan hal yang berguna dan memberikan petunjuk dalam memahami mekanisme dengan cara apa formasi esnya dapat ditingkatkan pada awan cumulus.’