دعها تتساقط: يصنع العلماء رقاقات ثلجية معدنية من الجسيمات النانوية

تُعد رقاقات الثلج أشهر مثال على نمو البلورات ، على الأقل بين عامة السكان. من المعروف منذ فترة طويلة أنه في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يتكثف بخار الماء مباشرة في بلورات جليدية صغيرة ، وعادة ما يشكل شكل منشور سداسي (وجهان سداسيان "قاعديان" وستة وجوه "موشورية" مستطيلة). لكن هذه البلورة تجذب أيضًا المزيد من قطرات الماء المبرد في الهواء. تنبع الفروع من زوايا البلورات المفردة لتكوين رقاقات ثلجية ذات أشكال متزايدة التعقيد.

لطالما فتنت أشكال رقاقات الثلج وبلورات الثلج العلماء ، مثل يوهانس كيبلر ، الذي ابتعد عن النجوم في عام 1611 لنشر ورقة بحثية قصيرة بعنوان "على ندفة الثلج ذات ستة أركان". كان مفتونًا بحقيقة أن بلورات الثلج تبدو دائمًا ذات تناظر ستة أضعاف. بعد حوالي 20 عامًا ، أصبح رينيه ديكارت شاعريًا بعد ملاحظة ندرة رقاقات ثلجية ذات 12 جانبًا ، "تشكلت بشكل مثالي في شكل سداسي الأضلاع وكانت ستة جوانبها مستقيمة جدًا ، والزوايا الست متساوية جدًا ، بحيث يستحيل على الرجال فعل أي شيء". دقيق للغاية. "تساءل كيف يمكن إنشاء مثل هذا الشكل المتماثل تمامًا ، ووصل في النهاية إلى وصف دقيق إلى حد معقول لدورة المياه ، مضيفًا أنه" تم إجبارهم على الترتيب بطريقة تجعل كل منهم محاطًا بستة آخرين في نفس الطائرة. ، باتباع الترتيب الطبيعي للطبيعة ".

احتوت الميكروغرافيا لروبرت هوك ، التي نُشرت عام 1665 ، على بعض الرسومات التخطيطية لرقائق الثلج التي لاحظها تحت المجهر. لكن لم يقم أحد بدراسة منهجية حقيقية لبلورات الثلج حتى الخمسينيات من القرن الماضي ، عندما قام عالم فيزياء نووي ياباني يُدعى Ukichiro Nakaya بتحديد وفهرسة جميع الأنواع الرئيسية من بلورات الثلج. كان ناكايا أول شخص قام بزراعة بلورات ثلجية اصطناعية في المختبر. في عام 1954 ، نشر كتابًا عن اكتشافاته: بلورات الثلج: طبيعية وصناعية.

بفضل العمل الرائد لـ Nakaya ، نعلم أن بعض الظروف الجوية ، مثل درجة الحرارة والرطوبة ، يمكن أن تؤثر على شكل ندفة الثلج. تتشكل الأشكال الشبيهة بالنجوم عند -2 درجة مئوية و -15 درجة مئوية ، بينما تتشكل الأعمدة عند -5 درجات مئوية ومرة ​​أخرى حول -30 درجة مئوية. وكلما زادت الرطوبة ، زاد تعقيد الشكل. إذا كانت الرطوبة عالية بشكل خاص ، فيمكن أن تتكون في ...