Selama berabad-abad, para ilmuwan dan skater bertanya-tanya mengapa es terasa sangat licin. Ini bukan hanya soal air; penjelasannya lebih dalam lagi, yaitu pada struktur molekul air di permukaan es. Penelitian terbaru, yang menggabungkan pemodelan komputer dan ilmu material, akhirnya mengungkap faktor kuncinya: lapisan air kuasi-cair sebelum mencair yang terbentuk di permukaan es bahkan di bawah suhu beku.
Peran Tekanan Permukaan dan Dipol
Fenomena ini dimulai dengan tekanan. Ketika pisau skate (atau sepatu, atau bahkan beban Anda) memberikan gaya pada es, hal itu mengganggu struktur padatnya. Gangguan ini bukan merupakan pencairan penuh, melainkan menciptakan lapisan tipis molekul air pada antarmukanya. Molekul-molekul ini tidak berada dalam keadaan cair pada umumnya, melainkan dalam fase “kuasi-cair”. Hal ini terjadi karena cara molekul air berinteraksi pada tingkat atom.
Molekul air bersifat dipol : artinya molekul tersebut memiliki sedikit muatan positif dan negatif pada ujung yang berlawanan. Muatan ini menyebabkan mereka saling tarik menarik. Di bawah tekanan, atom-atom permukaan es tidak dapat menahan struktur kakunya, dan interaksi dipol cukup melemahkan ikatan sehingga memungkinkan lapisan tipis molekul mengalir lebih bebas.
Cara Kerja Gesekan (dan Tidak Berfungsi) di Atas Es
Biasanya, gesekan menahan gerakan saat permukaan bergesekan. Namun, lapisan yang telah dicairkan ini menghilangkan sebagian besar hambatan tersebut. Bilah skate tidak bergesekan dengan es padat; itu meluncur di atas lapisan tipis air cair. Inilah sebabnya mengapa es yang sangat halus pun terasa licin—selalu ada lapisan pelumas.
Mengapa Butuh Waktu Lama Untuk Mengetahuinya
Upaya sebelumnya untuk menjelaskan licinnya es berfokus pada gesekan, tegangan permukaan, atau bahkan pembentukan lapisan air penuh. Ide-ide ini tidak sepenuhnya menjelaskan mengapa es terasa licin meski suhu jauh di bawah nol. Terobosan utama datang dari model komputer yang secara akurat menyimulasikan perilaku molekul air di bawah tekanan. Ilmuwan material menyempurnakan model ini, dengan mempertimbangkan sifat mekanis es dan peran struktur molekul.
Implikasi dan Penelitian Masa Depan
Memahami fenomena ini tidak hanya bersifat akademis; hal ini berimplikasi pada beberapa bidang. Insinyur dapat menggunakan pengetahuan ini untuk merancang material tahan es yang lebih baik. Fisikawan dapat lebih menyempurnakan pemahaman kita tentang perilaku materi dalam kondisi ekstrem.
Licinnya es bukan hanya fakta menarik; ini adalah sifat mendasar air pada tingkat atom, dan sekarang kita akhirnya mengetahui alasannya.
Penemuan ini menandai langkah signifikan dalam ilmu material, yang akhirnya memecahkan pertanyaan lama tentang salah satu fenomena alam yang paling umum dan mengejutkan.
