Das Vorschmelzen von Eis

Das Oberflächenschmelzen von Eis, 1859 von Faraday entdeckt, ist einer der bekanntesten durch Grenzflächen induzierten Phasenübergänge. Die strukturellen und dynamischen Eigenschaften von flüssigem Wasser innerhalb dieser Grenzflächen-Vorschmelzschicht sind jedoch weiterhin Gegenstand der Forschung. Wir untersuchen das Grenzflächen-Vorschmelzen in Eis/Ton-Nanokompositen mittels hochenergetischer Röntgenbeugung und quasielastischer Neutronenstreuung. Anhand wohldefinierter und charakterisierter Eis/Mineral-Kompositproben schließt unsere Arbeit die Lücke zwischen Studien an einkristallinen Modellgrenzflächen und natürlich vorkommenden Böden und Permafrost. Das Wachstum der Vorschmelzschicht und ihrer Mobilität sind für geladenes Vermiculit, ungeladenes Kaolin und den hydrophoberen Talk signifikant unterschiedlich. Dies deutet darauf hin, dass neben der räumlichen Begrenzung auch intermolekulare Wechselwirkungen zwischen den Wassermolekülen und den Mineraloberflächen eine wichtige Rolle für die Wassermobilität in Eis/Ton-Nanokompositen spielen.