冰结晶由超快激光脉冲在相机

超短激光脉冲可以在过冷水可以诱导结晶的解决方案,允许科学家准确形象的形成冰晶在微秒时间尺度。

冰晶体形成的动力学是低温生物学的核心和具有普遍意义的工业加工冷冻食品的理解一些生物的容忍被冻结。然而,典型的诱导结晶的方法每个人都有自己的局限性,使其难以准确记录冰形成的早期阶段。播种通常会导致随机结晶,而剧烈的温度下降非常不切实际的上面几毫升。外界刺激如电的影响,超声波和激光显示更多的承诺但表现出无法控制成核产自哪里,常常导致不必要的温度上升。

现在,在日本的一个团队开发了一种修改方法使用超短激光脉冲抑制温度高程和本土化结晶的起源点。使用光学显微镜,他们研究了晶体形成的机制在微秒的时间尺度。皮秒(10^-12年s)激光脉冲导致接近附近的微小气泡的形成激光的焦点。几乎立刻,单个冰晶出现旁边这个泡沫和快速增长1.3厘米/秒的速度,形成了一个经典的六名全副武装的雪花形状在不到一秒。

然后团队将这种行为与晶体的形成几个重要的生物分子的存在:葡萄糖、蔗糖和抗冻蛋白。在每种情况下,溶液浓度较高的结晶的速度放缓和生物分子也导致晶体的形状的影响。更heavily-branched结构而形成的糖葡萄糖和蔗糖抗冻蛋白的存在引发针状晶体生长。

团队继续优化方法,希望这个方法会导致冰结晶的研究在各种自然和生物现象和工业过程的。