{教育快讯}中国科学家首次证实“水变冰”百年理论预言

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俗话说“冰冻三尺，非一日之寒”，那么水是怎么变成冰的呢？这个问题看似简单，但几百年来一直没有人能够解释清楚。如今，中国科学家已经在实验中“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》发表了这项由中国科学院化学研究所王建军和中国科学院周信大学领导的科研成果。这也是科学界首次在实验中证实临界冰核的存在。

成就论文的通讯作者、中国科学院化学研究所研究员王建军告诉《中国青年报》和《中国青年网》，了解水结冰的过程不仅满足了人们的好奇心，而且是有用的知识。作为自然界的一种普遍现象，它不仅影响着地球上的气候、地质和生命，而且在化学工业、低温生物学、材料科学等领域发挥着至关重要的作用。例如细胞和组织的冷冻保存以及疫苗在生产和运输过程中的维护。

根据热力学原理，水分子在溶液中会不断热运动，当温度低于冰点时，水分子会趋于有序排列。

冰核的形成是水分子无序热运动和水分子有序排列竞争的结果。当冰核尺寸超过临界尺寸，即形成临界冰核时，水就开始结冰。

近百年前，科学家吉布斯提出了临界冰核理论，并写进了教科书。但是，从来没有人见过暴冰核的真面目。

王建军说，在水和冰的相变过程中，临界冰核是一个瞬态——纳秒级，尺寸非常小——纳米级。

现在，王建军和中科院周信教授已经成功探测到了临界冰核。通过实验和理论计算，简洁明了地获得了临界冰芯尺寸。

韩国工程院院士董俊安评论说，这项研究是冰成核领域的标志性工作之一。

邱