Tim ilmuwan China pecahkan misteri es kristal kubik

Es kristal kubik yang diyakini sebagai penyebab dari halo tipe tertentu di sekeliling Matahari atau Bulan yang disebut sebagai halo Scheiner, telah lama menjadi kontroversi karena mendeteksinya dalam fase murni sulit dilakukan di dalam eksperimen.

 

Beijing, China (Xinhua) – Kepingan salju biasanya memiliki struktur kristal heksagonal, tetapi dalam kondisi tertentu, kepingan salju dapat terlihat seperti intan.

Struktur heksagonal memungkinkan molekul air – masing-masing dengan satu oksigen dan dua atom hidrogen – untuk membentuk bersama dengan cara yang paling efisien.

Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan pada Rabu (29/3) di jurnal Nature, tim ilmuwan China menunjukkan pembentukan kristal es secara real time pada resolusi molekuler. Studi ini memecahkan misteri tentang bagaimana air membeku hingga menjadi struktur kristal kubus berpusat muka seperti intan.

Es kristal berbentuk kubus ini diyakini sebagai penyebab dari halo tipe tertentu di sekeliling Matahari atau Bulan yang disebut sebagai halo Scheiner. Namun, keberadaan es kristal kubik telah lama menjadi kontroversi karena mendeteksinya dalam fase murni sulit dilakukan di dalam eksperimen.

Tim peneliti, yang dipimpin oleh peneliti dari Institut Fisika di bawah naungan Akademi Ilmu Pengetahuan China (Chinese Academy of Sciences/CAS), menggunakan pencitraan mikroskop elektron transmisi kriogenik in-situ dan deposisi uap air pada grafena untuk meneliti pembentukan kristal es dari uap pada suhu minus 170 derajat Celsius.

Mereka menemukan sebagian besar es yang dihasilkan adalah es kristal kubik fase murni. Ini menunjukkan bahwa nukleasi es kristal kubik lebih cenderung terjadi pada substrat bersuhu rendah. Proporsi es dengan struktur kisi heksagonal meningkat seiring waktu.

Faktor penentu yang memengaruhi pembentukannya adalah antarmuka yang heterogen, yang mudah ditemukan saat hujan salju, di mana molekul-molekul air tumbuh di permukaan partikel-partikel debu yang sangat kecil, urai penelitian tersebut.

Pencitraan ruang nyata dan langsung dalam penelitian ini menyudahi kontroversi mengenai es kristal kubik, serta memperdalam pemahaman kita tentang perilaku pembentukan es dalam kondisi berbeda, yang bisa memiliki penerapan luas dalam ilmu material, geologi, dan ilmu iklim, kata para peneliti.

Laporan: Redaksi