Khi nước đóng băng, các phân tử nước sắp xếp thành một mô hình mạng tinh thể để tạo thành các tinh thể băng. Các phân tử nước lỏng không được sắp xếp một cách có tổ chức, trôi nổi tự do, cho phép nước chảy.

Trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã duy trì nước siêu lạnh ở dạng lỏng bằng cách giữ nó bên trong một loại lipit tổng hợp mới. Lipit là phân tử chất béo. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã tạo ra một phân tử chất béo tổng hợp được gọi là mesophase lipit. Các lipit này tự lắp ráp tạo thành các màng tương tự như các phân tử chất béo tự nhiên về hình dạng và hoạt động. Khi các màng kết lại, chúng tạo thành các rãnh liên kết có kích thước chưa đến 1 nanomet. Hình dạng của tập hợp màng phụ thuộc vào nhiệt độ và hàm lượng nước.

Trong thí nghiệm, các nhà khoa học xác định nước bị mắc kẹt bên trong các rãnh nhỏ của màng không thể đóng băng, ngay cả ở mức dưới 0 độ. Trong một thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã sử dụng heli lỏng để làm mát mesophase lipit được biến đổi bằng monoacylglycerol xuống mức -263 độ C - cách 10 độ so với độ không tuyệt đối. Ở nhiệt độ dưới 0 độ C, nước chuyển sang dạng "thủy tinh" nhưng không đóng băng. Hình dạng và kích thước của các rãnh được hình thành bởi các lipit tự lắp ráp, phụ thuộc vào hàm lượng nước, nên rất khó kiểm soát.

"Yếu tố gây khó khăn cho việc phát triển các lipit này là khả năng tổng hợp và tinh chế chúng", Ehud Landau, giáo sư hóa học tại Đại học Zurich và là đồng tác giả nghiên cứu nói. 

Các phân tử chất béo có một thành phần kỵ nước và một thành phần hút nước. Để tạo ra lớp lipit mới cho các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã mô hình hóa các phân tử chất béo tổng hợp sau khi các màng vi khuẩn có thể tồn tại ở nhiệt độ cực lạnh.

"Điểm mới của loại lipit do chúng tôi tạo ra là việc đưa ba vòng có độ biến dạng cao vào các vị trí cụ thể trong các phần kỵ nước của các phân tử", GS. Landau nói. "Những yếu tố này cho phép làm cong ở mức cần thiết các rãnh dẫn nước nhỏ và ngăn chặn các lipit kết tinh".

Các tác giả hy vọng kết quả nghiên cứu mới sẽ được các nhà khoa học khác sử dụng. Các lipit có thể được sử dụng để phân lập, bảo quản và nghiên cứu các phân tử sinh học cỡ lớn như protein trong môi trường giống như màng.

GS. Raffaele Mezzenga, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Nghiên cứu của chúng tôi sẽ mở đường cho các dự án xác định cách protein được bảo quản ở dạng ban đầu và tương tác với màng lipit ở nhiệt độ rất thấp".