Supergekühlt

Supergekühlt beschreibt den Zustand einer Flüssigkeit, die unter ihren Gefrierpunkt abgekühlt wird, ohne dass es zu Kristallbildung kommt. In diesem metastabilen Zustand bleibt Wasser oder eine andere Flüssigkeit bei Temperaturen unter 0 °C flüssig, solange keine Nukleationskeime vorhanden sind oder das System nicht gestört wird. Erst eine Störung, ein Keim oder eine Änderung der Temperatur kann das Gefrieren auslösen.

Die zugrundeliegende Physik ist die Nukleation: Ohne geeignete Kristallisationszentren bleiben die Moleküle flüssig, obwohl das thermodynamische Potenzial zum Gefrieren vorhanden ist. Reine Substanzen, wenige Verunreinigungen und geringe Kontaktflächen begünstigen Superkühlung. In der Natur treten supergekühlte Tropfen in Wolken auf; sie bleiben flüssig bei Temperaturen deutlich unter 0 °C und gefrieren, wenn sie stimuliert werden, was zur Bildung von Eisstrukturen führt.

Anwendungen finden sich in der Lebensmitteltechnologie, wo Flüssigkeiten knapp unter dem Gefrierpunkt gelagert werden, um Textur und Sensorik zu erhalten, sowie in der Forschung, etwa in der Kryokonservierung oder der Untersuchung metastabiler Zustände. In der Meteorologie ist das Konzept ebenfalls relevant: Supergekühlte Wolkentröpfchen beeinflussen Eiskristallbildung und Eisbildung in der Atmosphäre.

Herstellung und Handhabung erfolgen durch gleichmäßiges, ruhiges Abkühlen, geringe Impuritäten und minimale Störungen. Bereits ein Stoßen, Rühren oder das Öffnen eines Gefäßes kann eine plötzliche Gefrierreaktion auslösen.