Як відомо, точка замерзання води в звичайних умовах перебуває на позначці в 0º за Цельсієм. Проте останні експерименти в цій області показують, що вода може залишатися в рідкому стані при більш низьких температурах, і навіть замерзати при нагріванні — в певних умовах. Головний фактор у проведених нещодавно експериментах — електричний заряд поверхні, на якій розташована вода.

Ігор Любомирський (Igor Lubomirsky) з Інституту Вейцмана в Реховоті (Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel) розповідає: «Ми дуже здивовані результатами. Виходить, що за допомогою контролю заряду поверхні можна придушувати або спонукати формування льоду». Зазвичай вода замерзає, формуючи кристал льоду навколо будь-якої сторонньої частки. Залишаючись максимально стерильною, точка замерзання зсувається до -42º C. Така супер-охолоджена рідка вода використовується в лабораторіях для криогенного зберігання крові і тканин, зустрічається вона і в природі.

Вчені давно підозрювали, що електричні поля можуть бути використані для встановлення точки замерзання. Молекула води має позитивний заряд з одного боку і негативний — з іншого, що дозволяє електричному полю вибудовувати водяні молекули в строгі формації відповідно зарядам. Але попередні експерименти ускладнювалися вибором матеріалу для підкладки. Найкраще заряд зберігають метали, проте всі знають, що лід легко утворюється на металі і без електричного впливу. Тому необхідно було знайти такий матеріал, який би не спотворював чистоту впливу електричного заряду.

Любомирський та його колеги замість металу використовували піроелектричний матеріал, який може формувати короткочасний заряд при нагріванні чи охолодженні. Учені помістили чотири піроелектричні кристали у мідні циліндри. Нижні поверхні двох циліндрів покрили хромом для керування електричним зарядом. На поверхню двох інших циліндрів завдали оксид алюмінію, щоб поверхня залишалася незарядженою. Всі циліндри помістили в кімнату з підвищеним рівнем вологості, зменшили температуру в ній, поки крапельки води формувалися на кристалах, потім знизили температуру до замерзання води.

Результати виявилися наступними: вода на незарядженій поверхні замерзла при -12,5º C, на позитивно зарядженій — при -7º C. Вода на негативно зарядженій поверхні «протрималася» до -18º C. Простота експерименту підтверджує, що ключовим фактором в отриманні таких результатів став саме тип електричного заряду поверхні, а не щось інше.

Замерзання при нагріванні вдалося здійснити наступним чином. Вода залишалася в рідкому стані при -11º C протягом 10 хвилин (на негативно зарядженій поверхні). Після того, як заряд розвіявся, нагріву кімнати до -8º C виявилося достатньо, щоб індукувати позитивний заряд на поверхню піроелектричного кристала і заморозити воду.

Ще не до кінця зрозуміло, що спонукає точку замерзання «плавати», однак одним з факторів називають те, як молекули води збудовані щодо поверхні, на якій вони замерзають. Вчені ще не визначилися з областю застосування їх відкриття, однак патент на технологію вже оформили. Подальші дослідження в цій області прояснять загадкові властивості «плаваючого нуля».

3dnews