Ilmuwan Temukan Cara Air Tetap Mencair pada Suhu Minus 44 Derajat Celcius, Ini Manfaatnya

SECARA umum atau sesuai teori yang diketahui secara luas, air akan membeku atau menjadi es pada suhu 32 derajat Fahrenheit atau 0 derajat Celcius. Namun, penelitian terkini para ilmuwan menemukan teknik atau cara bagaimana air tetap mencair pada suhu minus 44 derajat Celcius atau minus 47,2 Fahrenheit.

Meskipun masih dalam skala sangat kecil di laboratorium, penemuan ini punya arti penting yang akan bermanfaat bagi kehidupan manusia. Misalnya dalam dunia penerbangan, teknik ini bisa menjadi penelitian lebih lanjut bagaimana mencegah pembentukan lapisan es pada permukaan pesawat atau mesin.

Pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana air membeku dapat mengarah pada pemahaman yang lebih detail untuk memperlajari berbagai spesies binatang yang mampu bertahan di suhu ekstrem. Misalnya Katak kayu, yang mampu bertahan hidup di musim dingin dengan membiarkan tubuhnya membeku. (Baca juga; Panen Sayuran Melimpah di Rumah Kaca Antartika, Pertanda Baik untuk Kolonisasi Mars )

Terkait penelitian para ilmuwan yang berhasil menemukan cara tetap membuat air mencair pada suhu paling rendah, diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada 30 November 2021. Para ilmuwan mampu menjaga air tetap mencair pada suhu sangat rendah, yaitu minus 44 derajat Celcius atau47,2 derajat Fahrenheit.

Ada dua kunci dalam terobosan penemuan ini, yaitu tetesan yang sangat kecil dan permukaan yang sangat lembut. Para ilmuwan mulai dengan tetesan ukuran 150 nanometer hingga sekecil 2 nanometer. Ukuran itu tidak lebih besar dari partikel virus influenza. Ukuran tetesan ini membantu para peneliti mengungkap peran ukuran dalam transformasi dari air menjadi es.

"Kami menguji semua rentang ukuran ini sehingga dapat memahami di mana kondisi es akan terbentuk, pada suhu berapa dan berapa ukurannya," kata Hadi Ghasemi, seorang profesor teknik mesin di University of Houston kepada Live Sains yang dikutip SINDOnews, Senin (13/12/2021).

Sedangkan untuk bahan lunak yang digunakan adalah oktan, minyak yang mengelilingi setiap tetesan dalam pori-pori skala nano dari membran aluminium oksida anodized. Itu memungkinkan tetesan mengambil bentuk yang lebih bulat dengan tekanan yang lebih besar. (Baca juga; Cara Bertahan Hidup di Kutub Selatan versi Warga yang Tinggal di Antartika )

Para ilmuwan kondisi tersebut sangat penting untuk mencegah pembentukan es pada suhu rendah ini. "Dan yang lebih penting, kami menemukan bahwa jika tetesan air ditutupi dengan beberapa bahan lunak, suhu beku dapat ditekan ke suhu yang sangat rendah," lanjut Hadi Ghsemi.

Karena pada dasarnya tidak mungkin untuk mengamati proses pembekuan pada skala kecil ini, para peneliti menggunakan ukuran konduktansi listrik, karena es lebih konduktif daripada air, dan cahaya yang dipancarkan dalam spektrum inframerah untuk menangkap momen dan suhu yang tepat ketika berubah dari air menjadi es.

Mereka menemukan bahwa semakin kecil tetesan air, semakin dingin es yang harus terbentuk - dan untuk tetesan yang berukuran 10 nanometer dan lebih kecil, laju pembentukan es turun drastis. Dalam tetesan terkecil yang mereka ukur, air baru akan membeku pada suhu minus 44 derajat Celcius. (Baca juga; 4 Alasan Pesawat Tidak Terbang di Antartika )

Penemuan ini memang dalam skala mikrokopis, namun bisa berarti dan mengubah hal besar untuk pencegahan es pada bahan buatan manusia, seperti pada penerbangan dan sistem energi. Para insinyur dapat menggabungkan campuran bahan lunak dan keras ke dalam desain yang dibuat agar tidak terjadi pembentukan lapisan es pada permukaan tersebut.

"Ada begitu banyak cara Anda dapat menggunakan pengetahuan ini untuk mendesain permukaan untuk menghindari pembentukan es. Begitu kita memiliki pemahaman mendasar ini, langkah selanjutnya bagaimana merekayasa permukaan suatu desain berdasarkan bahan lunak," ucap Hadi Ghasemi.