发布时间：2024-10-22 10:19:39 栏目：精选百科
冰比我们大多数人想象的要复杂得多，科学界已知的冰有 20 多种，是在各种压力和温度组合下形成的。我们用来冷却饮料的冰被称为 I 型冰，它是地球上自然存在的少数几种冰之一。日本的研究人员最近发现了另一种冰：O 型冰，这是一种不寻常的冰，可以在过冷水中形成冰晶。
液态水表面附近的冰的形成可以从微小的晶体前体开始，其结构类似于一种罕见的冰，称为冰 0。东京大学工业技术研究所社会合作研究部“防霜科学”的研究人员在本月发表在《自然通讯》上的一项研究中表明，这些类似冰 0 的结构可以使水滴在其表面附近而不是核心处结冰。这一发现解决了一个长期存在的谜题，并可能有助于重新定义我们对冰形成方式的理解。
冰的结晶，即所谓的冰核化，通常以非均匀方式发生，换句话说，发生在固体表面。这通常发生在水容器的表面，即液体与固体接触的地方。然而，这项新研究表明，冰结晶也可以发生在水面下方，即它与空气接触的地方。在这里，冰核围绕着具有与冰 0 相同的特征环状结构的小前体。
“模拟结果表明，在等温条件下，水滴更容易在自由表面附近结晶，”该研究的主要作者孙刚说。“这解决了关于结晶更容易发生在表面还是内部的长期争论。”
0 号冰前体的结构与过冷水非常相似，这使得水分子能够更容易地从中结晶，而无需直接形成普通冰的结构。微小的 0 号冰前体是自发形成的，这是水的表面张力引起的负压效应的结果。一旦这些前体开始结晶，类似于 0 号冰的结构就会迅速重新排列成我们更熟悉的 I 号冰。
资深作者 Hajime Tanaka 强调了这项研究的广泛影响，并指出：“有关水的表面结晶机制的研究结果预计将对包括气候研究和食品科学在内的各个领域做出重大贡献，因为水结晶在这些领域起着至关重要的作用。”
更详细地了解冰及其形成方式可以为各种研究领域提供宝贵的见解。这项工作可能在气象学中具有特别重要的意义，例如，通过类似冰 0 的前体形成的冰可能对云中的小水滴产生更明显的影响。了解冰也可以为从食品科学到空调等技术领域带来好处。
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