Buz, bunca zamandır esnek olmayan bir madde olarak bilinmektedir. Hatta esneğin tam tersi; sert ve kırılgan olarak bilinir. Bu nedenle çığlar veya buzulların parçalanması meydana gelir.
Şimdi ise bilim insanları, bükülebilen, önceki maksimum gerilimi önemli bir oranda kıran ve buz fiziğinin keşfi için yeni fırsatlar sunan buz mikro lifleri geliştirdiler.
Teorik olarak buz, yaklaşık yüzde 15’lik bir elastik gerilmeye sahip olmalıdır. Ancak buna rağmen, şimdiye kadar ölçülen maksimum elastik gerilme yüzde 0,3’ten azdır. Bu tutarsızlığın nedeni ise, buz kristallerinin kırılganlıklarını artıran yapısal kusurlara sahip olmasıdır. Bu nedenle, Çin’deki Zhejiang Üniversitesi’nden nanobilimci Peizhen Xu liderliğindeki bir araştırma ekibi, mümkün olduğunca az yapısal kusurları olan bir buz yaratmaya çalıştı.
Deney, daha önce denendiğinden çok daha soğuk olan, yaklaşık eksi 50 santigrat derecede yani ultra soğuk bir odada bulunan bir tungsten iğneden oluşuyordu. Odaya su buharı salındı ve bir elektrik alanı uygulandı. Bu, su moleküllerini iğnenin ucuna çekti, moleküller burada kristalleştiler ve yaklaşık 10 mikrometre genişliğinde bir mikrofiber ağı oluşturdular.
Bir sonraki adım, sıcaklığı eksi 70 ile eksi 150 santigrat dereceye düşürmekti. Bu düşük sıcaklıklar altında, araştırmacılar buz liflerini bükmeyi denediler.
Eksi 150 santigrat derecede, 4,4 mikrometre çapında bir mikrofiberin, 20 mikrometre yarıçaplı neredeyse dairesel bir şekle bükülebildiğini buldular. Bu da yüzde 10,9’luk bir elastik gerilmeyi işaret etmektedir.
Daha da iyisi, araştırmacılar buzu serbest bıraktığında, önceki şekline geri döndü. Araştırmacılar, bunun buzdaki faz geçişlerini incelemek için yeni bir yol sunabileceğini belirtti.
Son olarak, ekip mükemmele yakın buzlarını ışık için bir dalga kılavuzu olarak kullanmayı denedi ve mikrofiberin bir ucuna bir optik ışık tuttu. Çoklu dalga boyları, silikon nitrür gibi son teknoloji çip üzerinde dalga kılavuzları kadar etkili bir şekilde iletildi; bu, buz mikrofiberlerinin düşük sıcaklıklarda optik dalga boyları için esnek dalga kılavuzları olarak kullanılabileceğini düşündürdü.
Kısacası, bu çalışmada elde edilen elastik buz mikrofiberleri, buz fiziğini keşfetmek için alternatif bir platform sunabilir ve çeşitli disiplinlerde buzla ilgili teknoloji için daha önce keşfedilmemiş fırsatlar doğurabilir.
Araştırma Science dergisinde yayınlandı.
