¿Puede el agua congelarse a temperatura ambiente o incluso a temperaturas más altas a las que hierve el agua ordinaria? La formación del llamado "hielo caliente" puede ser un fenómeno desconocido para el público en general y, sin embargo, puede hacerse posible controlando el proceso de cristalización en el que el líquido giraen un sólido. En principio, tal manipulación podría lograrse no solo cambiando la temperatura sino también la presión. Sin embargo, esto último requiere ejercer un nivel extremo de presión 10,000 veces la presión atmosférica sobre el agua.
El Centro para la Medición de Propiedades de Convergencia, Equipo de la Frontera en Física Extrema del Instituto de Investigación y Estándares de Ciencias de Corea KRISS, presidente Sang-Ryoul Park logró crear hielo a temperatura ambiente y controlar sus comportamientos de crecimiento al comprimir dinámicamente el agua hasta las presionespor encima de 10.000 atmósferas. Al variar sistemáticamente las tasas de compresión, el equipo de investigación descubrió un cruce morfológico repentino de hielo tridimensional a bidimensional. Una investigación rigurosa reveló el mecanismo subyacente de la transición de crecimiento anómalo que se manifiesta en las formas de forma ycambios en la velocidad de crecimiento del hielo. Dichas tecnologías y fenómenos de alta presión pueden tener un impacto significativo en una amplia gama de aplicaciones prácticas: biología, alimentos, medicina y aeroespacial.
El hielo observado en la naturaleza tiene más de 10,000 cristales, incluyendo placas hexagonales, columnas y dendritas. Tales cristales de hielo de diversas formas provocan curiosidad sobre la naturaleza y tienen importantes aplicaciones industriales. Especialmente, controlar los cristales de hielo con presión en lugar de temperatura puede resolverproblemas existentes de hielo, por lo que hay un gran interés en este esfuerzo.
Un ejemplo representativo son los alimentos. Cuando la carne se congela a presión atmosférica regular, se crean cristales de hielo de placa hexagonal con esquinas en forma de aguja y causan daños a las células y al tejido. Es por eso que la carne del congelador es menos jugosa y no es tan jugosa.no sabe tan bien como la carne no congelada. Sin embargo, cuando la carne se congela a alta presión, se producen cristales de hielo de diferentes formas que no son afilados en las esquinas, protegiendo la calidad de la carne.
El hielo formado en los aviones puede causar defectos y accidentes en las aeronaves. En días con nieve y a una altitud de 10,000 m, donde la temperatura cae por debajo de 40 ° C bajo cero, se forma hielo en las alas de la aeronave. Cuando los cristales de hielo se forman anormalmente, el alacambios de forma, degradando el ascensor. Por lo tanto, el control de la tasa de crecimiento y la forma de los cristales de hielo afecta en gran medida la seguridad y la eficiencia de operación de las aeronaves.
Los científicos principales de investigación de KRISS, Yun-Hee Lee, Sooheyong Lee y Geun Woo Lee, desarrollaron un dispositivo de "célula de yunque de diamante dinámico en tiempo real" que puede aplicar presiones hasta 5.000.000 de veces la presión atmosférica por segundo y aplicaron el dispositivo para estudiarcrecimiento de hielo bajo altas presiones. Como resultado, el equipo de investigación logró comprimir el agua a temperatura ambiente para producir hielo a alta presión y logró transformar el hielo octaedro tridimensional en un hielo en forma de ala bidimensional a través del control dinámico de presión.
El enfoque de una investigación similar ha estado convencionalmente en el control de la temperatura y la concentración; la observación clara del rápido crecimiento de los cristales no fue posible debido al retraso de la inevitable difusión térmica y de masa. Por otro lado, la presión permitió una aplicación inmediata y uniformey la superación de las limitaciones existentes para que el proceso de cristalización de las moléculas de agua pueda entenderse en detalle y controlarse.
El científico principal de investigación de KRISS, Yun-Hee Lee, dijo, "la aplicación de la tecnología de congelación a alta presión puede conducir a nuevas formas de cristales de hielo y procesos de congelación para mantener el sabor y la frescura de los alimentos. Aplicar esta tecnología al sistema de cadena de frío utilizado actualmenteen la logística de los alimentos frescos se espera que mejore aún más la comercialización de los alimentos ".
El científico principal de investigación de KRISS, Geun Woo Lee, explicó que "esta tecnología se puede aplicar para analizar varias estructuras cristalinas; el rango de campos de aplicación es infinito". Además, el científico principal de investigación Sooheyong Lee continuó, "se pueden descubrir nuevas características de materiales bajo condiciones extremasentornos como los de presión extremadamente alta, por lo que la ciencia y las tecnologías que han alcanzado límites se pueden impulsar aún más hacia nuevas dimensiones ".
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Materiales proporcionados por Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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