Investigation of the possibility of ice film 0 formation on the dielectric surface in a microwave resonator

Георгий Степанович Бордонский; Вячеслав Андреевич Казанцев; Алексей Константинович Козлов

doi:10.17308/kcmf.2025.27/12765

Георгий Степанович Бордонский ФГБУН Институт природных ресурсов экологии и криологии Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Недорезова, 16 а, Чита 672002, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-0009-0822
Вячеслав Андреевич Казанцев ФГБУН Институт природных ресурсов экологии и криологии Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Недорезова, 16 а, Чита 672002, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0001-7539-1796
Алексей Константинович Козлов ФГБУН Институт природных ресурсов экологии и криологии Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Недорезова, 16 а, Чита 672002, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-8413-6049

DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2025.27/12765

Ключевые слова: лед 0, проводящие пленки, микроволновый диапазон, резонаторные измерения

Аннотация

Цель статьи: Исследована возможность обнаружения льда 0 при осаждении водяного пара на диэлектрические пластинки из кварцевого стекла, помещенные в полость микроволнового прямоугольного резонатора, вблизи частоты 2.8 ГГц.

Экспериментальная часть: Выполнены измерения характеристик резонатора, заполненного воздухом при атмосферном давлении, в интервале температур от 5 до –140 °С. Обнаружены вариации мощности пропускания резонатора на резонансной частоте и его добротности с характерным их изменением при температуре –23 °С. Эта температура соответствует образованию льда 0 из переохлажденной воды. Предполагается, что в эксперименте обнаружены пленки льда 0 при реакции резонатора на изменение температуры в исследуемом интервале.

Выводы: Данный результат представляет интерес в связи с возможным влиянием конденсации водяного пара на функционирование разнообразных технических устройств в земных условиях при образовании льда 0

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Георгий Степанович Бордонский, ФГБУН Институт природных ресурсов экологии и криологии Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Недорезова, 16 а, Чита 672002, Российская Федерация

д. ф-м. н., профессор, гл. н. с. лаборатории геофизики криогенеза, Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (Чита, Российская Федерация)

Вячеслав Андреевич Казанцев, ФГБУН Институт природных ресурсов экологии и криологии Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Недорезова, 16 а, Чита 672002, Российская Федерация

аспирант, м. н. с. лаборатории геофизики криогенеза, Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (Чита, Российская Федерация)

Алексей Константинович Козлов, ФГБУН Институт природных ресурсов экологии и криологии Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Недорезова, 16 а, Чита 672002, Российская Федерация

аспирант, м. н. с. лаборатории геофизики криогенеза, Институт природ-
ных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (Чита, Российская Федерация)

Литература

Russo J., Romano F., Tanaka H. New metastable form of ice and its role in the homogeneous crystallization of water. Nature Materials. 2014;13(7): 733–793. https://doi.org/10.1038/nmat3977

Quigley D., Alfè D., Slater B. Communication: on the stability of ice 0, ice i, and Ih. The Journal of Chemical physics. 2014;141(16): 161102. https://doi.org/10.1063/1.4900772

Bordonskiy G. S., Orlov A. O. Signatures of the appearance of ice 0 in wetted nanoporous media at electromagnetic measurements. JETP Letters. 2017;105(8): 492–496. https://doi.org/10.1134/S0021364017080021

Bordonskiy G. S., Gurulev A. A., Orlov A. O. Transmittance of electromagnetic radiation of the visible range by a thin film of ice 0 condensed on a dielectric substrate. JETP Letters. 2020;111(5): 278–281. https://doi.org/10.1134/S0021364020050070

Korobeynikov S. M., Drozhzhin A. P., Furin G. G., Charalambakos V. P., Agoris D. P., Surface conductivity in liquid-solid interface due to image force. Proceedings of 2002 IEEE 14th International Conference on Dielectric Liquids; 2002. 02CH37319. https://doi.org/10.1109/icdl.2002.1022745

Korobeynikov S. M., Melekhov A. V., Soloveitchik Y. G., Royak M. E., Agoris D. P., Pyrgioti E. Surface conductivity at the interface between ceramics and transformer oil. Journal of Physics D: Applied Physics. 2005;38(6): 915–921. https:// doi.org/10.1088/0022-3727/38/6/021

Bohren C. F., Huffman D. R. Absorption and scattering of light by small particles. Wiley; 1983. 530 p.

Mayer S. A. Plasmonics: Fundamentals and Applications. Springer; 2007. 223 p.

Bordonskiy G. S., Gurulev A. A. Regarding physical and chemical transformations with the involvement of water near –45 °C. Condensed Matter and Interphases. 2019;21(4): 478–489. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/2359

Bordonskiy G. S., Gurulev A. A., Orlov A. O. Electromagnetic features of structures made of Ih ice covered with ice 0. Proc. SPIE 12780, 29th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 17 October 2023, 127800D. https://doi.org/10.1117/12.2688621

Leoni F., Shi R., Tanaka H., Russo J. Crystalline clusters in mW water: stability, growth, and grain boundaries. The Journal of Chemical Physics. 2019;151(4): 044505. https://doi.org/10.1063/1.5100812

Wen X., Ma Q., Shen S., Catalan G. Flexoelectricity and surface phase transition in natural ice. arXiv. 2022;2212.00323v1: 1/14. https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.00323

Arakawa M., Kagi H., Fernandez-Baca J. A., Chakoumakos B. C., Fukazawa H. The existence of memory effect on hydrogen ordering in ice: The effect makes ice attractive. Geophysical Research Letters. 2011;38(16): L16101. https://doi.org/10.1029/2011gl048217

Gajduk A. E. Multiresonance polarization systems based on metasurfaces*. Cand. phys.–math. sci. diss. Abstr. Novosibirsk: 2021. 19 p. (In Russ.). Available at: https://www.isp.nsc.ru/autoreferat/gayduk_autoreferat.pdf

Tomilina O. A., Berzhansky V. N., Tomilin S. V. The Influence of the Percolation transition on the electric conductive and optical properties of ultrathin metallic films. Physics of the Solid State. 2020;62: 700–707. https://doi.org/10.1134/S1063783420040228