Mengapa Air Tak Membeku Dalam Awan ... ???

Mengapa Air Tak Membeku Dalam Awan ... ??? - Supercooling, sebuah kondisi yang memungkinkan cairan tak membeku meski di bawah titik beku normal mereka, masih membuat para ilmuwan penasaran.


Salah satu contoh fenomena tersebut bisa kita jumpai setiap hari dalam meteorologi, yaitu awan tinggi sebenarnya merupakan akumulasi tetesan air dalam kondisi superdingin di bawah titik bekunya.

Para ilmuwan dari Commissariat a l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), Centre National de Recherche Scientifique (CNRS), dan ESRF, Prancis, telah menemukan sebuah penjelasan eksperimental tentang fenomena supercooling. Riset mereka dipublikasikan dalam jurnal Nature, akhir pekan lalu.

Cairan super dingin terperangkap dalam sebuah kondisi metastable meski berada di bawah titik bekunya. Itu hanya bisa terjadi pada cairan yang tak mengandung benih kristal yang dapat memicu kristalisasi. Awan pada lapisan atmosfer tinggi adalah contoh terbaik: mengandung butiran air, tapi ketiadaan benih kristal membuat air tidak membentuk es meski berada dalam temperatur rendah.

Dalam kehidupan sehari-hari, umumnya terdapat ketidakmurnian kristalin yang bersinggungan dengan cairan yang akan memicu proses kristalisasi, dan akhirnya pembekuan. Pengendalian perilaku solidifikasi amat penting untuk berbagai aplikasi, semisal proses teknologi pencetakan sampai pertumbuhan semikonduktor nanostruktur.

Supercooling pertama kali ditemukan oleh Fahrenheit pada 1724, tapi hingga kini fenomena itu masih menjadi topik diskusi hangat. Lebih dari 60 tahun terakhir para ilmuwan berspekulasi bahwa supercooling berkaitan dengan struktur internal cairan yang tidak sesuai dengan kristalisasi.

Simulasi model mengajukan adanya fraksi atom cairan yang tersusun dalam kelompok segi lima yang terkoordinasi. Untuk membentuk sebuah kristal, cairan memerlukan struktur yang dapat diulang secara periodik, mengisi keseluruhan ruang. Itu tak mungkin terjadi dengan kelompok segi lima yang terkoordinasi. Dalam analog dua dimensi, sebuah bidang tak bisa dipenuhi hanya dengan struktur pentagon. Sebaliknya, segitiga, segi empat, atau heksagon dapat mengisi sebuah bidang dengan sempurna. Dalam contoh ini, pentagon adalah kendala tercapainya kristalisasi.

Bukti bahwa struktur segi lima terkoordinasi adalah dasar supercooling itu berhasil ditunjukkan oleh para ilmuwan dari CEA, CNRS, dan ESRF ketika mempelajari struktur campuran emas dan silikon cair yang dipertemukan dengan permukaan silikon yang dilapisi dengan susunan atom pentagon. Temuan itu memberikan konfirmasi bahwa efek supercooling telah terjadi. "Kami mempelajari apa yang terjadi pada likuid yang dipertemukan dengan permukaan berstruktur pentagon," kata Tobias Schälli, peneliti utama studi itu. ( tempointeraktif.com )