Электрокристаллизация переохлажденной воды, заключенной между графеновыми слоями
Р. М. Хуснутдинов+*, А. В. Мокшин+* 1)
+Институт физики Казанского (Приволжского) федерального университета, 420008 Казань, Россия
*Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения РАН, 426068 Ижевск, Россия
Abstract
Ключевой особенностью кристаллизации переохлажденной воды в
конфайнменте под воздействием внешнего стационарного электрического поля
является то, что структурное упорядочение здесь определяется не только обычными
термодинамическими и кинетическими факторами - уровнем переохлаждения,
разностью химических потенциалов для жидкости и кристалла, вязкостью, - но
также величиной и направлением приложенного электрического поля, размером
системы (размерные эффекты), геометрией ограничивающих поверхностей.
В настоящей работе рассматривается электрокристаллизация переохлажденной воды
при температуре T=268 K, заключенной между параллельными, идеально ровными
слоями графена. Установлено, что структурное упорядочение определяется двумя
характерными режимами. Начальный режим соотносится с ориентацией дипольных
молекул воды под действием внешнего электрического поля. Последующий режим
характеризуется релаксацией метастабильной системы в кристаллическую фазу.
Однородное электрическое поле, приложенное перпендикулярно графеновым слоям,
препятствует структурному упорядочению, тогда как поле, приложенное в боковом
направлении, способствует формированию фазы кубического льда Ic.