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位於加利福尼亞州利弗莫爾的桑迪亞國家實驗室的研究人員最近拍攝了首批奈米級厚度冰膜的照片，這些照片是由掃描隧道顯微鏡 (STM) 拍攝的。透過詳細捕捉水分子如何在冷的固體表面（本例中為鉑）上沉積並聚整合冰膜，科學家們希望增進對水和固體如何相互作用的理解。這種基礎知識可能有助於設計更好的燃料電池和水淨化膜，並幫助破譯地球大氣層中導致雨雪的複雜過程。
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桑迪亞物理學家諾姆·巴特爾特和康拉德·圖爾默使用 STM 建立了一系列影像，揭示了當鉑表面——冷卻至 140 開爾文（零下 208 華氏度或零下 133 攝氏度）——暴露於真空室中的水蒸氣時，冰膜是如何生長的。影像顯示，當冰膜非常薄時，只有奈米級厚度（百萬分之四十英寸），水分子在鉑表面形成小的、片狀（扁平）的晶體冰島。一旦厚度增加到四到五個奈米，冰島就會連線起來，形成連續的冰膜。
STM 的工作原理是將一個尖銳的針狀尖端定位在樣品（在本例中為超薄冰）附近，然後允許微小的電流流過尖端和樣品之間的間隙。為了建立影像，科學家們向 STM 的尖端（一種頂部帶有一個原子的精細探針）施加電壓，從而在尖端和被探測表面之間產生微小的隧道電流。尖端在表面上滑動，就像手指閱讀盲文一樣，跟蹤表面的地形。然後使用尖端記錄的座標來生成影像。
但是 STM 只有在它探測的表面是導電的情況下才能工作。由於冰不是導電的，研究人員將 STM 的電流減少到正常量的一小部分，並在冰膜上施加負電壓。這使得 STM 尖端能夠從冰膜中剝離電子，從而提供了足夠的電流來使成像正常工作。
圖爾默說：“使用這些特殊的引數，首次有可能對幾奈米厚的冰膜進行成像。這項新的見解可以用來測試和改進水-固體相互作用的理論模型。”