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中国科学家首次确认“水变成冰”一个世纪以来的理论预测 中国科学家

作者:发布时间:2019-12-20分类:摩登4注册网站阅读:7 ℃评论:0 评论

  原标题:中国科学家首次确认“水到冰”的理论预测

  中国青年报的客户,北京,12月19日(中国青年报,中国青年报记者邱晨辉)俗话说:“三只脚被冻住了,不是一天的寒冷。

“那么水如何变成冰?

这个问题似乎很简单,但是数百年来没有人能说清楚。

今天,中国科学家已经通过实验“复制”了水的冻结过程,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历史。

  12月19日,国际著名的学术期刊《自然》发表了这项研究的结果,其中由中国科学院化学研究所的王建军和中国科学院大学的周欣领导。

这也是科学界首次通过实验证实“关键冰核”的存在。

  中国科学院化学研究所研究员王建军对《中国青年报》·《中国青年报》表示,了解水的冻结过程不仅满足人们的好奇心,而且是有用的知识,因为 它是自然界中的一种普遍现象,它不仅影响地球的气候,地质和生命,而且在化学工业,低温生物学,材料科学以及细胞和组织的冷冻保存,维护疫苗等其他领域也起着至关重要的作用。 在生产和交付中。

在运输过程中具有很高的活性,并为飞机和其他车辆提供防冰涂层。

  根据热力学原理,水分子将在溶液中不断地进行热运动。 当温度低于冰点时,水分子将趋于有序。

冰核的形成是水分子无序热运动与水分子有序排列之间竞争的结果。

当然,并非所有的冰核都能变成宏观的冰晶。

仅当形成的冰核超过临界尺寸时,即,当形成“临界冰核”时,水才会开始冻结。

  大约一百年前,科学家吉布斯提出了“临界冰核”理论,并被写入教科书中。

但是,从未见过“关键冰芯”的真实外观,人类对“水”和“冰芯”之间的过渡知之甚少。

  毕竟,这太难观察了,研究人员一直无法给出关键核存在的直接实验证据。

王建军说,关键冰芯是存在于水和冰之间的相变中的一个瞬态-纳秒级,非常小的尺寸-纳米级。

面对这些问题,人体微检测技术“相形见””。

因此,一些科学家认为水冷冻过程中没有关键核。

只要水分子形成无序簇,重构后就可以形成大的冰晶,然后冻结。

  现在,王建军的团队和中国科学院大学的周欣教授已经成功地发现了“关键冰芯”。

实验与理论计算相结合,使“关键冰芯”的大小变得简单明了。

解决这个具有百年历史的问题的工具不是冷冻电子显微镜或计算机模拟,而是“纳米尺”。

  王建军告诉记者,这个实验可以理解为使用尺寸确定的纳米颗粒作为尺子来测量“关键冰芯”:不断降低温度以使冰芯达到关键的所需尺寸,而这个尺寸正是 纳米颗粒“临界冰核”的尺寸易于形成,并导致检测到快速的宏观冰晶。

  “这是一个令人兴奋的重大发现。

“德国马克斯-普朗克聚合物研究所所长米莎·波恩说,这是一项非常有意义的工作。

实验结果直接证明了临界冰核的存在,并揭示了形成临界冰核所需的水分子。

韩国工程院院士Dong June AHN表示,这项研究是冰成核领域的标志性作品之一。

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