A Csöcsiangi Egyetem kutatói 20 éve foglalkoznak szilícium-dioxid mikroszálakkal, elsősorban optikai kutatások keretében. A szakértők nemrégiben elsőként hoztak létre rugalmas, jégből készült mikroszálakat, amelyekben a jég bármely irányba hajlítható egy bizonyos fokig, és nem törik el.
A jég alapvetően nagyon rideg anyag, vagyis könnyen törik, elsősorban a kristályos struktúra tökéletlenségei miatt. Ugyanakkor a szakértők számára máig sok a rejtély azzal kapcsolatban, hogy pontosan mi történik molekuláris szinten, amikor a vízből jég lesz, illetve amikor a jég felolvad. Az újfajta, rugalmas jég mikroszálak optikai vizsgálata pedig újdonságokat tárhat fel ezzel kapcsolatban.
A mikroszálakat egy volfrámtű révén hozták létre. Ez egy olyan tű, amelynek a hegye egyetlen atom átmérőjű, így a leghegyesebb tárgy, amelyet ismerünk. A tű hegyére egy mínusz 60 Fahrenheit-fokos kamrában elektromos mezők segítségével vízpárát irányítottak. Ahogy a víz ráfagyott a tűre, 5 mikrométer átmérőjű, 1 milliméter hosszú mikroszálak formálódtak belőle, amelyeket egyenként egy-egy jégkristály alkotott (vagyis egységes kristályszerkezetük volt).
Ezt követően a hőmérsékletet tovább csökkentették mínusz 94 és 238 Fahrenheit közé, és megpróbálták meghajlítani a szálakat. Ez sikerült is, a 10,9 százalékos hajlításig a jég rugalmasnak bizonyult, ami sokkal jelentősebb a makroszkopikus jég rugalmasságánál, és megközelíti a jég rugalmasságának 15 százalékos elméleti maximumát. A piciny jégszálak a hajlítás után visszaugranak eredeti, egyenes formájukba.
Ahogy a kutatók elmondták, a szinte varázslatosnak tűnő kísérlet nyitja abban rejlik, hogy még laborkörülmények között is nagyon ritkán találkozni tökéletes jégkristályokkal. A mikroszálak pedig gyakorlatilag ilyenek, így közel sem annyira törékenyek, mint a hétköznapi, tökéletlen szerkezetű jég.
A rugalmas jégnek a fázisváltások vizsgálatán túl gyakorlati haszna is lehet. Mivel a mikroszálak rendkívül áttetszőek, használhatók lehetnek például arra, hogy rájuk helyezett apró organizmusokat vagy más anyagokat vizsgáljanak, fénnyel átvilágítva ezeket, így szerezve információkat a vizsgált minták koncentrációjáról, sűrűségéről és összetételéről. A szálak révén ráadásul szenzorok is építhetők, amelyeket ugyan csak hidegben lehet használni, de laborkörülmények között megszokottak az alacsony hőmérsékletek, ahogy a sarkokon és az űrben is.
A legérdekesebb aspektus azonban az, hogy a szálak meghajlításával fázisváltás indukálható, így azokat fénnyel átvilágítva molekuláris szinten vizsgálható a kristályszerkezet felbomlása és formálódása.
