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전기로 얼음 빨리 얼려

불규칙한 전하분포 때문인 듯

전기장이 얼음 결정이 성장하도록 하는데 중요한 역할을 하는 것이 밝혀졌다. 높은 전압을 걸어주자 얼음 결정의 성장 속도가 수십 배나 증가되는 것이 관찰돼, 수많은 실질적인 응용가능성을 열어주면서 학계의 관심을 모으고 있다. 미국 패서디나의 캘리포니아 공대의 케니스 리브레히트는 얼음 결정에 전기장을 걸어주면 물분자들이 얼음 결정의 끄트머리에 이끌리면서 결정의 성장속도가 급격하게 빨라진다고 밝혔다. 이는 분자들의 전하분포가 고르지 않아 극성을 띠고 있기 때문으로 보인다.

리브레히트와 동료들은 실험실에서 전기장을 걸어놓고 얼음 결정을 성장시켰다. 전기장이 없었을 때 얼음 결정은 1초당 3㎛ 정도씩 자라났다. 그러나 전기장을 걸고 서서히 전압을 높여주자 결정의 성장속도는 전기장의 세기에 따라 천천히 상승했다. 전기장이 1천V를 넘어서자 성장속도가 1초당 20-70㎛로 급격하게 빨라졌다. 성장은 결정의 끝부분에 집중되면서 결정이 긴 바늘모양으로 성장해가는 것이 관찰됐다.

이 기술은 미세 주사 탐침 같은 길고 얇은 바늘형 결정을 만드는 데 응용될 수 있을 것으로 보인다. 리브레히트는 이 기술을 보다 저온에서 다른 분자들의 결정을 성장시키는데 적용해보고 싶다고 말했다. 그러나 아직은 얼음이 성장하는 모습이 너무 재미있어 당분간은 물분자의 결정 연구에 매달릴 생각이라고.

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1998년 08월 과학동아 정보

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