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[IT뉴스]얼음과 액체 사이 경계, 최초로 직접 관측

온카뱅크관리자

2024-07-10 17:32:12

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">일본 고베대</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="4tnxQ4DxYV">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="8I9uUFRuZ2" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="관측이 불가능했던 얼음과 물 사이 경계를 직접 관찰한 연구 결과가 나왔다. Olga Chetvergova/게티이미지뱅크 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202407/10/dongascience/20240710173217122uqdg.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="fLHSlOuS5f" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202407/10/dongascience/20240710173217122uqdg.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            관측이 불가능했던 얼음과 물 사이 경계를 직접 관찰한 연구 결과가 나왔다. Olga Chetvergova/게티이미지뱅크 제공.
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="6C27u3e7H9" dmcf-ptype="general">스케이트 날이 얼음 표면을 지나는 순간 얼음은 액체 상태의 물이 된다. 얼음과 액체 간 전환은 순식간에 일어나기 때문에 얼음과 물 사이의 경계면을 직접 관찰하는 것은 그동안 불가능했다. 일본 연구팀이 새로운 아이디어를 내 처음으로 얼음과 액체 사이의 경계를 확인했다. </p>
          <p dmcf-pid="PkU5ZYf5ZK" dmcf-ptype="general">오니시 히로시 일본 고베대 화학과 교수 연구팀은 얼음과 액체 사이 경계면에서 얼음 모양을 직접 관찰한 결과를 9일 국제학술지 ‘화학 물리학’에 발표했다. </p>
          <p dmcf-pid="QEu15G41tb" dmcf-ptype="general">얼음 표면에는 얇은 물층이 쉽게 형성된다. 얼음과 물층 사이의 상호작용을 이해하려면 경계면 관측이 필요하다. 연구팀은 경계면 관측을 위해 경계면의 운동성을 최소화할 수 있는 조건을 만들었다. 0℃보다 차가운 부동액에 얼음을 담가 관측한 것이다. 부동액은 액체의 어는점을 낮추기 위해 첨가하는 액체로 0℃에서도 액체 상태를 유지한다.</p>
          <p dmcf-pid="xD7t1H8tHB" dmcf-ptype="general">연구팀은 얼음과 액체 사이의 경계면을 관찰하기 위해 현미경 냉각했다. 오니시 교수는 “부동액에서는 얼음이 녹지 않고 얼음과 액체 사이의 경계면이 큰 움직임을 보이지 않기 때문에 관찰할 수 있는 조건이 형성된다”며 “다양한 시행착오를 거쳐 현미경 시스템 또한 냉각해야 한다는 점을 알게 됐다”고 설명했다. 원자현미경이 영하의 온도에서 안정적으로 작동할 수 있는 기술도 더했다. </p>
          <p dmcf-pid="yT6Kb7LKGq" dmcf-ptype="general">이를 통해 연구팀은 액체와의 경계면이 형성되지 않은 얼음과 경계면이 형성된 얼음을 각각 관찰했다. 주변에 액체가 없는 얼음은 약 20나노미터(nm) 높이의 ‘서리 기둥’이 특징적으로 나타났고 부동액에 담가 액체와 경계면이 생긴 얼음은 평평한 형태를 보였으며 간혹 분자 하나 높이의 층이 형성됐다. </p>
          <p dmcf-pid="WyP9Kzo9Yz" dmcf-ptype="general">연구팀은 “부동액 속 얼음의 평평한 표면은 부동액으로 인한 얼음 표면의 부분적인 용해와 재결정화에 의해 형성되는 것으로 보인다”고 설명했다. </p>
          <p dmcf-pid="YWQ29qg257" dmcf-ptype="general">연구팀은 부동액 종류에 따라 얼음 표면이 각기 다르게 보인다는 점도 관찰했다. 얼음과 액체 사이의 경계면은 직접 관측 과정이 중요하다는 설명이다. 오니시 교수는 “다음 연구에서는 더욱 높은 해상도로 관측할 수 있도록 원자현미경 이외의 측정 방법을 사용할 수 있길 기대한다”며 후속 연구에 대한 목표도 제시했다. </p>
          <p dmcf-pid="GRyIOw3IXu" dmcf-ptype="general">&lt;참고 자료&gt;<br> doi.org/10.1063/5.0211501</p>
          <p dmcf-pid="HeWCIr0CZU" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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