冰如何融化成水

2020-12-08 中國科學院

冰如何融化成水

2016-12-15 科技日報 房琳琳

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　　冰融化時有一層水樣層，其性質始終未明，現在，德國馬克斯普朗克聚合物研究所帶領的國際團隊，成功利用先進的表面特異性光譜技術和計算機模擬，在分子水平上揭示了水樣層的屬性，發現冰融化成水是隨溫度變化逐層發生的。

　　迄今為止的實驗表明，在冰面溫度達到融點0℃時，水樣層厚度可增厚至45納米（人類頭髮直徑的1/1000），微薄如此，讓此類研究極具挑戰性。

　　據美國科學促進會（AAAS）科技新聞共享平臺EurekAlert!13日報導，艾倫·白庫斯領導的團隊研究了水樣層在冰上如何形成，如何隨溫度升高而生長，以及它與正常液體水如何區分。

　　前期研究工作著重於生成邊長約10釐米、表面結構十分明確的冰晶。為了探明冰晶表面究竟是固體還是液體，研究人員利用液體水分子之間具有微弱相互作用力的屬性加以區分。利用界面光譜技術，結合受控加熱冰晶技術，研究人員能夠量化水樣層水分子之間相互作用的變化。

　　實驗結果與模擬結果顯示，冰表面的第一分子層在低至-38℃時已經開始融化；將溫度升至-16℃，第二層變為液體。與此前普遍認為的「連續融化」觀點相反，冰表面的融化並非連續的過程，而是逐層發生的。論文合作者米斯查·伯恩補充說，-4℃的準液體層與同溫度下過冷水的光譜響應也不同，在準液體層中，水分子間的相互作用更強烈一些。

　　相關結果發表在最近一期的美國《國家科學院學報》上。

　　冰融化時有一層水樣層，其性質始終未明，現在，德國馬克斯普朗克聚合物研究所帶領的國際團隊，成功利用先進的表面特異性光譜技術和計算機模擬，在分子水平上揭示了水樣層的屬性，發現冰融化成水是隨溫度變化逐層發生的。
　　迄今為止的實驗表明，在冰面溫度達到融點0℃時，水樣層厚度可增厚至45納米（人類頭髮直徑的1/1000），微薄如此，讓此類研究極具挑戰性。
　　據美國科學促進會（AAAS）科技新聞共享平臺EurekAlert!13日報導，艾倫·白庫斯領導的團隊研究了水樣層在冰上如何形成，如何隨溫度升高而生長，以及它與正常液體水如何區分。
　　前期研究工作著重於生成邊長約10釐米、表面結構十分明確的冰晶。為了探明冰晶表面究竟是固體還是液體，研究人員利用液體水分子之間具有微弱相互作用力的屬性加以區分。利用界面光譜技術，結合受控加熱冰晶技術，研究人員能夠量化水樣層水分子之間相互作用的變化。
　　實驗結果與模擬結果顯示，冰表面的第一分子層在低至-38℃時已經開始融化；將溫度升至-16℃，第二層變為液體。與此前普遍認為的「連續融化」觀點相反，冰表面的融化並非連續的過程，而是逐層發生的。論文合作者米斯查·伯恩補充說，-4℃的準液體層與同溫度下過冷水的光譜響應也不同，在準液體層中，水分子間的相互作用更強烈一些。
　　相關結果發表在最近一期的美國《國家科學院學報》上。

列印 責任編輯：侯茜

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