Penelitian baru dari Universitas Saarland menunjukkan bahwa pandangan ini tidak lengkap, dan menemukan bahwa kelicinan berasal dari interaksi antara dipol molekuler di dalam es dan dipol molekuler di permukaan yang bersentuhan, seperti sol sepatu, alih-alih dari tekanan atau gesekan.
 |
| Bukan tekanan atau gesekan yang membuat es licin, melainkan gaya tersembunyi di tingkat molekuler. Temuan baru menunjukkan bahwa interaksi dipol mengganggu struktur es dengan cara yang tak terduga. (Kredit: Shutterstock) |
Penelitian oleh Profesor Müser dan rekan-rekannya, Achraf Atila dan Sergey Sukhomlinov, menantang model yang diajukan hampir dua ratus tahun yang lalu oleh saudara laki-laki Lord Kelvin, James Thompson, yang menyatakan bahwa tekanan dan gesekan, bersama dengan suhu, menyebabkan es mencair.
Baca Juga:
- Jaring Laba-laba Terkuat di Dunia: Lebih Kuat Dari Baja, Lebih Tangguh Dari Kevlar
- Teleskop Luar Angkasa James Webb Mendeteksi Uap di Eksoplanet Jauh, Kehidupankah?
“Ternyata baik tekanan maupun gesekan tidak memainkan peran yang signifikan dalam pembentukan lapisan cairan tipis di atas es,” jelas Martin Müser. Sebaliknya, simulasi komputer oleh tim tersebut mengungkapkan bahwa dipol molekuler adalah pendorong utama di balik pembentukan lapisan licin ini, yang seringkali menyebabkan kita kehilangan pijakan di musim dingin.
Fisika Dipol
Tetapi apa sebenarnya dipol itu? Dipol molekuler muncul ketika suatu molekul memiliki daerah muatan parsial positif dan parsial negatif, yang memberikan molekul tersebut polaritas keseluruhan yang mengarah ke arah tertentu.
Untuk lebih memahami apa yang terjadi, ada baiknya mengetahui bagaimana es terstruktur. Di bawah nol derajat Celcius, molekul air (H₂O) menyusun diri mereka sendiri menjadi kisi kristal yang sangat teratur di mana semua molekulnya sejajar rapi satu sama lain, menciptakan struktur kristal yang solid.
 |
| Ilustrasi ini menunjukkan apa yang terjadi di permukaan es ketika benda lain, seperti ski, sepatu es, atau sol sepatu, bersentuhan dengannya: struktur kristal molekul air yang sebelumnya teratur tiba-tiba terganggu. (Kredit: AG Mueser) |
Ketika seseorang menginjak struktur yang teratur ini, bukan tekanan atau gesekan sepatu yang dihasilkan yang mengganggu lapisan atas molekul, melainkan orientasi dipol-dipol di sol sepatu yang berinteraksi dengan dipol-dipol di es. Struktur yang sebelumnya teratur rapi tiba-tiba menjadi tidak teratur.
“Dalam tiga dimensi, interaksi dipol-dipol ini menjadi ‘frustrasi,’” kata Müser, merujuk pada sebuah konsep dalam fisika di mana gaya-gaya yang saling bersaing mencegah suatu sistem mencapai konfigurasi stabil yang sepenuhnya teratur.
Pada tingkat mikroskopis, gaya-gaya antara dipol-dipol di es dan dipol-dipol di material sol sepatu mengganggu struktur kristal yang teratur pada antarmuka antara es dan sepatu, menyebabkan es menjadi tidak teratur, amorf, dan akhirnya cair.
Meninjau Kembali Fisika Cuaca Dingin
Selain meruntuhkan pengetahuan yang telah diterima selama hampir dua abad, penelitian tim ini juga membantah kesalahpahaman lain. "Sampai saat ini, diasumsikan bahwa bermain ski di bawah suhu -40°C mustahil karena suhu tersebut terlalu dingin untuk membentuk lapisan tipis cairan pelumas di bawah ski. Ternyata, hal itu juga tidak benar," jelas Profesor Müser.
"Interaksi dipol tetap ada pada suhu yang sangat rendah. Hebatnya, lapisan tipis cair masih terbentuk di antarmuka antara es dan ski—bahkan mendekati nol mutlak," kata Müser. “Namun, pada suhu serendah itu, lapisan tipis tersebut lebih kental daripada madu. Kita hampir tidak mengenalinya sebagai air, dan bermain ski di atasnya praktis mustahil—tetapi lapisan tipis itu tetap ada.”
Bagi seseorang yang sedang dirawat karena cedera akibat terpeleset dan jatuh di musim dingin, tidak masalah apakah tekanan, gesekan, atau dipol yang menjadi penyebabnya. Namun bagi fisika, perbedaan ini krusial. Implikasi dari penemuan tim peneliti Saarland ini masih terus berkembang, dan komunitas ilmiah mulai memperhatikannya.
Hasil penelitian ini telah dipublikasikan di jurnal Physical Review Letters pada 7 Agustus 2025.
0 Komentar