Elsőre talán furcsa kérdésnek tűnhet, pedig nagyon is komoly tudományos problémáról van szó: hány vízmolekula szükséges a lehető legkisebb jégkristály megalkotásához? A kristályokban a definíció szerint az atomok, molekulák vagy ionok szabályos rendben, a tér mindhárom irányában ismétlődő minta szerint helyezkednek el, így értelemszerűen létezik egy minimális molekulamennyiség, amely alatt nem beszélhetünk kristályszerkezetről.
Amikor a víz megfagy, a molekulákat összekapcsoló hidrogénkötések az addigi rendezetlen elrendezést egy nyíltabb, ugyanakkor jóval merevebb, ketrecszerű szerkezetté formálják át. A keletkező rács sűrűsége alacsonyabb a vízénél, így úszni fog annak felszínén.
A minimális ehhez szükséges molekula számának kiderítéséhez a Göttingeni Egyetem és a Max Planck Intézet kutatói 80‒500 vízmolekulából álló egységekre irányítottak egy infravörös lézert . Elsődlegesen azt vizsgálták, hogy a milyen mennyiségű energia nyelődik el a 2,63‒3,57 mikrométeres hullámhossztartományban. A fagyott víz molekuláiban található oxigén‒hidrogén-kötések jellemzően a 3,125 mikrométeres hullámhosszú sugárzást nyelik el, a folyékony víz viszont ennél picit kisebb (2,9‒3 μm) hullámhosszakat nyel el elsődlegesen.
A jégre jellemző abszorpciós frekvenciát csak olyan egységek esetében észlelték, amelyek legalább 275 molekulát tartalmaztak. Egy ilyen jégdarab átmérője 1‒3 nanométer körüli. 275 molekula körül megkezdődik a kristályosodás folyamata, vagyis a molekulahalmaz belső magja kristályszerkezetet vesz fel. Több vízmolekula hozzáadásával egyre gyarapodik ez a szerkezet, amely 475 körüli molekulaszámnál már nanokristálynak tekinthető, és a jég összes karakterisztikájával rendelkezik, magyarázzák a kutatók.
A jégkristály magját egy hat vízmolekulából álló gyűrű adja, és 275-nél kevesebb építőelem esetén egyszerűen nincs elegendő alapanyag a központi gyűrű körüli tér kristályszerkezetben történő kitöltéséhez, vélik a szakértők. A felfedezés révén a tudósok reményei szerint jobban modellezhetővé és érthetőbbé válhat a felhőképződés folyamata a Föld légkörében.
