Makro ölçekte su ve buz arasındaki farklar mikroskobik düzeyde başlar: Buzda moleküller sabit yapılar içinde kilitlenmiştir. Suda ise moleküller serbestçe hareket eder; sürekli bağ kurar ve bu bağları kırar.
Ancak yeni araştırmada tanımlanan tuhaf bir durumda, moleküller bu iki davranışı aynı anda sergiliyor:
Buz gibi sabit konumda duruyorlar ama sıvı gibi hızlıca dönüyorlar.
Bu duruma "ön-erime hâli" (premelting state) adı veriliyor. Daha önce doğrudan incelenmesi oldukça zor olan bu hâl, erime süreci başlamadan hemen önce, hidrojen bağları tam oluşmamış H₂O’nun erimesini tanımlıyor.
Tokyo Bilim Üniversitesi'nden kimyager Makoto Tadokoro, bu durumun:
"Donmuş H₂O katmanları ile yavaşça hareket eden H₂O'nun bir arada bulunduğu yeni bir su fazını oluşturduğunu"
ifade ediyor.
Bu tuhaf durumu gözlemlemek için karmaşık bir deney düzeneği kuruldu. Üstelik kullanılan su da sıradan değildi.
Araştırmacılar, hidrojen atomlarının yerine döteryum izotopunun (çekirdeğinde bir nötron olan ağır hidrojen) yer aldığı ağır su (D₂O) kullandı.
Sonra bu ağır suyu, sadece 1.6 nanometre genişliğindeki süper dar ve su seven (hidrofilik) kanallara sahip çubuk şeklinde kristallerin içine hapsettiler. Ardından bu suyu dondurup yavaş yavaş ısıttılar.
Tüm süreç, katı hâl döteryum nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi ile izlendi. Sonuç: Moleküller, her biri farklı hareket ve etkileşim sergileyen üç katmanlı hiyerarşik bir yapı oluşturuyordu.
Bu "ön-erime" hâli, günlük hayatta en çok buzun yüzeyinde sıcaklık sıfırın altında olsa bile oluşan ince su tabakası olarak biliniyor.
Ancak bu yeni keşif, buzun kütle hâlinde değil; aşırı dar ortamlarda çok daha farklı bir şekilde ortaya çıktığını gösteriyor.
