『科学』中国科学家首次证实“水变冰”百年理论预言
【『科学』中国科学家首次证实“水变冰”百年理论预言】本报讯（记者 邱晨辉）俗话说 ， “冰冻三尺 ， 非一日之寒” ， 那么水究竟是怎么变成冰的？这个问题看似简单 ， 上百年来却没有人能够说得清楚 。 如今 ， 中国科学家在实验上“再现”了水结冰的过程 ， 揭示了这一过程中“临界冰核”的存在 ， 证实了经典临界冰核理论的百年预言 。
12月19日 ， 国际知名学术期刊《自然》在线发表了这一由中国科学院化学研究所王健君、中国科学院大学周昕团队领衔完成的科研成果 。 这也是科学界首次在实验中证实临界冰核的存在 。
该成果论文通讯作者、中国科学院化学研究所研究员王健君告诉中国青年报·中国青年网记者 ， 了解水结冰过程不仅满足了人们的好奇心 ， 更是有用的知识——作为一个自然界的普遍现象 ， 它不仅影响着地球上的气候、地质及生命 ， 还在化学工业、低温生物学、材料科学等领域发挥着至关重要的作用 ， 比如 ， 细胞和组织的低温冻存、维持疫苗在生产和输运过程中的高活性、飞机等交通工具的防冰涂层 。
根据热力学原理 ， 水分子在溶液中会不停地进行热运动 ， 当温度低于冰点 ， 水分子会趋向进行有序的排列 。
冰核的形成 ， 就是水分子的无序热运动和水分子有序排列的竞争结果 。 当形成的冰核大小超过临界尺寸时 ， 即形成临界冰核时 ， 水才会开始结冰 。
近百年前 ， 科学家吉布斯提出临界冰核理论 ， 并被写入教科书 。 然而 ， 临界冰核的真实面目却始终没人见过 。
王健君说 ， 临界冰核是水和冰相变过程中瞬间存在的过渡态——纳秒级别 ， 尺寸非常小——纳米级别 。
如今 ， 王健君团队携手中国科学院大学周昕教授成功探测到临界冰核 。 实验结合理论计算 ， 简洁清晰地得到了临界冰核的尺寸 。
韩国工程院院士Dong June AHN评价道 ， 该研究在冰成核领域是具有里程碑意义的工作之一 。
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