中國科學家首次捕捉到水結冰的關鍵瞬間 | 科技早頭條

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· 化學 ·

中國科學家首次捕捉到水結冰的關鍵瞬間


100多年前，美國物理化學家約西亞·吉布斯提出了相變的成核理論，認為相變（例如水結成冰）需要經過一個成核過程：水過冷形成小冰核，當冰核的尺寸超過臨界尺寸時，相變才能發生。但是，由於該過程的偶然性，臨界核的存在始終沒有得到實驗證實。在一項發表於《自然》的最新研究中，中科院化學所、中國科學院大學的聯合研究團隊使用氧化石墨烯納米片等系列固定尺寸的納米顆粒探測臨界冰核，結合理論計算，首次通過實驗得到了「臨界冰核」的尺寸。這項研究加深了人們對相變微觀機制的理解。



· 人類學 ·

語言不同，對情緒的理解也不同

發表於《科學》雜誌的一篇文章發現，不同的語言體系對情緒的解讀也各不相同。研究指出，地理分布相近的語言中，對情緒的理解更相似，這可能是由於它們在歷史上經常有交流。另外，無論地理位置關係如何，所有語言都是根據對話愉快與否，以及對大腦興奮的刺激強度來區分情緒的，這表明情感體驗可能與生物演化相關。這些研究可以幫助我們還原某些概念形成過程中的文化差異，並幫助理解如何與世界其他文化交流。



· 天文學 ·

超大質量黑洞周圍的氣體暈


據一項發表於《天體物理學雜誌》上的研究，科學家利用歐洲極大望遠鏡和MUSE儀器，在12個類星體中觀察到了從中心超大質量黑洞向外延伸的氣體暈。這些氣體暈形成於超過125億年前，其由冷而緻密的氫氣組成，向外伸展達10萬光年，質量是太陽的數十億倍。它們被超大質量黑洞吞食，為黑洞的快速增長和恆星的形成提供了條件。這為早期宇宙中超大質量黑洞的快速形成提供了更深的了解。



· 動物學 ·

海洋酸化或腐蝕鯊魚牙齒、鱗片


海洋酸化正通過多種方式，對海洋生物的生存造成威脅。一項發表於《科學報告》的最新研究首次發現，長時間暴露酸化的海水中，可能會腐蝕覆蓋在埃氏寬瓣鯊皮膚表面的齒狀鱗片（盾鱗）。這種腐蝕可能會損害鯊魚皮膚的保護作用，影響鯊魚的遊動能力。此外，作者還推測，由於鯊魚牙齒與盾鱗的結構、組成均相同，因此鯊魚牙齒也可能會出現類似腐蝕，影響進食。 


· 動物學 ·

夜視動物的感光能力並未在夜晚增強


此前，科學家認為白天和黑夜都擁有較強視力的動物，視網膜感光能力會受生物鐘而調節。最新發表於《當代生物學》的研究顯示，小鼠在漆黑的夜晚更能發現昏暗的光線，但視網膜的感光能力並沒有增強。在迷宮實驗中，研究人員發現小鼠在夜晚會更頻繁地觀察和尋找光線，這能幫助它們更快地走完迷宮，但它們視網膜上的神經信號與白天沒有區別。下一步，他們將研究生物鐘對這些動物眼睛的影響，以及大腦對晝夜光線信息的處理方式。



· 材料科學 ·

IBM利用海水提取物開發電池


近日，IBM在官網上宣稱，其電池實驗室的科研團隊開發出了一種全新的電池。IBM並沒有公開新型電池使用的具體材料，只是表示電池的正極和液態電解質由3種「此前從未在電池生產中使用過的材料」製成，且這3種材料都可以從海水中提取，因此可以避免開採重金屬導致的環境、生態破壞。（現有的電池材料，如鎳、鈷，都需通過開採礦石獲取）據介紹，這款電池5分鐘就能充入 80% 的電量，不過，IBM尚未介紹，這款電池何時有望出現在市場上。



· 細胞生物學 ·

穀氨醯胺可減少與肥胖相關的炎症


穀氨醯胺是機體內一種重要的胺基酸，可以為機體供能、維持腸道健康等。最新發表於《細胞代謝》的研究發現，肥胖人群的穀氨醯胺水平較低，脂肪細胞體積更大，體脂率更高，這表明穀氨醯胺或在肥胖中起到了制衡作用。此外，研究發現長期肥胖可能導致穀氨醯胺水平降低，從而使體內脂肪組織中的促炎基因表達增加，加劇炎症。因此，可以通過穀氨醯胺減少肥胖人群的脂肪含量，並減少與肥胖相關的炎症。



文：吳非、楊心舟、石雲雷、張二七、謝汝雨、馬一瑗

編輯：吳非、楊心舟

 





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  • 中國科學家「再現」水結冰過程 首次證實「水變冰」百年理論預言
    中國科學家「再現」水結冰過程 首次證實「水變冰」百年理論預言 中國青年報 | 2019-12-23 15:57:44 俗話說，「冰凍三尺，非一日之寒」，那麼水究竟是怎麼變成冰的?這個問題看似簡單，上百年來卻沒有人能夠說得清楚。
  • 我國科學家捕捉到水結冰的關鍵一瞬
    來自中科院化學所和國科大等單位的研究人員，首次在實驗上證實了水結冰過程中臨界冰核的存在，並給出了臨界冰核的尺寸和過冷溫度的關係，這一成果與經典成核理論預言高度契合。根據熱力學，水分子在溶液中會不停地進行熱運動；當溫度低於冰點，水分子會趨向進行有序的排列。冰核的形成就是水分子的無序熱運動和水分子有序排列的競爭結果。
  • 水如何變成冰?中國科學家首次證實百年理論預言
    水如何變成冰？中國科學家首次證實百年理論預言 2019-12-23 05:14:36 來源：中國青年報 作者：羅攀
  • 水濺到玻璃瞬間結冰,不懂這些知識很危險!
    最近網上流傳的視頻裡一臺車正在筆直往前正常行駛（下文簡稱「A車」），他的右側一臺轎車（下文簡稱「B車」）高速超車，B車剛好壓到了路面的一灘水，濺起的水浪碰巧直勾勾的就「迎面而來」，糊了A車一臉。水浪接觸到A車玻璃後，1秒之內就瞬間結冰！導致A車玻璃完全看不清。
  • 我國科學家捕捉到水結冰的關鍵一瞬
    俗話說，「冰凍三尺，非一日之寒」，那麼水究竟是怎麼變成冰的？這個問題看似簡單，上百年來卻沒有人能夠說得清楚。如今，中國科學家在實驗上「再現」了水結冰的過程，揭示了這一過程中「臨界冰核」的存在，證實了經典臨界冰核理論的百年預言。
  • 中國科學家首次證實水結冰過程中「臨界冰核」的存在
    水結冰是自然界中非常普遍的現象，它不僅潛移默化地影響著地球上的氣候、地質及生命，還在化學工業、低溫生物學、材料科學等領域發揮著至關重要的作用。掌握冰的形成過程將會給生產生活帶來極大便利，如細胞和組織的低溫凍存，維持疫苗在生產和輸運過程中的高活性等。
  • 你也可以讓水瞬間結冰
    你相信嗎，只要用手觸摸一下水瓶，一整瓶水就會瞬間結冰。這不是神話，也不是魔法，你也可以學會，只需簡單幾個步驟。接下來，你還會學到如何從瞬間凍結的瓶子裡倒出流動水。聽起來有點玄，但作為初學者的你就能做到。
  • 本來是液態的水,輕輕一晃瞬間結冰!啥原理?
    本來是液態的水，輕輕一晃瞬間結冰！啥原理？不知道大家有沒有遇到過這樣的現象：冬天車裡放了一瓶礦泉水，放了一夜後，到第二天早上並沒有結冰，但是用手拿起瓶子輕輕一晃，裡面的水瞬間結冰！夏天有時候也會遇到類似的事，冰箱冷凍室裡的水放了很久都沒有結冰，但是拿出來放桌子上或者用手搖晃一下，一兩秒就結冰了，非常神奇！這是怎麼回事呢？什麼原理？這種水叫做「過冷水」，是由於水質過於純淨，缺少結冰所需的凝結核，或者其他原因，導致水低於零度仍然不結冰。
  • 無限接近零度的水,為何一碰就結冰?掌握這招你也會「魔法」
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  • 中國科學家捕捉到「幽靈粒子」 只有一個磁極
    資料圖：中國軍民融合技術裝備博覽會原標題：中國科學家捕捉到「幽靈粒子」 只有一個磁極據新華社電 港媒稱，中國的一個研究小組聲稱，他們成功捕捉到一種困擾物理學家近一個世紀的作為僅有一個磁極且沒有質量的粒子，外爾費米子能夠完成諸多當前科技不可企及的任務。量子態長期保持外爾費米子的發現給智慧型手機帶來的影響尤其顯著，可以解決智能電子設備待機時間短、電量消耗快的問題。報導說，當前的電子設備充電套路是電子流通過電線和電路進入設備。這些粒子不僅笨重、不易控制，還會導致能量流失。
  • 《快報時間》捕捉液體變固體的奇妙瞬間
    敲一下瓶底就結冰   瓶裝星巴克咖啡真有這神奇？  《快報時間》捕捉液體變固體的奇妙瞬間  記者 鄭建芳    這段時間，有條關於星巴克咖啡的微博很火，內容大致是這樣：「喝星巴克瓶裝星冰樂Frappuccino（冰凍的卡布奇諾咖啡）之前，先冷藏到0℃，再擰開瓶蓋，輕敲瓶子底部，會『咻』的一聲整瓶結冰，這就是售價20元的價值所在。」
  • 中國科學家首次證實臨界冰核的存在
    科技日報北京12月19日電 （記者陸成寬）「冰凍三尺，非一日之寒」，自然界中水結冰等相變現象非常普遍。19日，《自然》發表了一項關於自然界中相變成核現象的研究成果。來自中科院化學所和國科大等單位的研究人員，首次通過實驗證實了水結冰過程中臨界冰核的存在，並給出了臨界冰核的尺寸和過冷溫度的關係，這一成果與經典成核理論預言高度契合。 美國物理化學家吉布斯等人100多年前基於熱力學原理，提出的相變「經典成核理論」認為，水結冰這類相變需要經過一個成核過程。例如，水過冷形成小冰核，只有當形成的冰核偶然超過臨界尺寸，形成臨界核時，相變才能自發發生。
  • 中國科學家首次證實「臨界冰核」存在
    中國科學家首次在實驗上證實了水結冰過程中「臨界冰核」的存在，並給出了「臨界冰核」的尺寸和過冷溫度的關係，從而證實了「經典成核理論」的預言。研究成果19日在國際知名學術期刊《自然》在線發表。低溫下水結冰的現象再常見不過，但微觀層面上「水變冰」的具體過程卻不為人所知。近百年前，科學家吉布斯等人基於熱力學原理，提出相變的「經典成核理論」，認為如水結冰這類相變需經過一個成核過程，水過冷形成小冰核，僅當形成的冰核偶然超過臨界尺寸（即「臨界冰核」）時，相變才能自發發生。
  • 科學小實驗|滴水成冰,常溫下能讓水瞬間結冰的神奇「魔法」
    說到結冰，我想到一個神奇的小實驗，不用等到冬天也能滴水成冰！ 真的嗎？現在的天氣，可以滴水成冰？太神奇了，我們試試看吧！，觀察發現，此時的水還是液體。看看這裡，震動一下，水就神奇的瞬間變成了冰。 米妮：這也太奇怪了，水怎麼能這麼快變成冰呢？
  • 沙漠裡倒一瓶水會怎樣?不是蒸發而是瞬間結冰,這到底是何原理?
    如果說地球上最缺水的地方，應該就是沙漠了，我們都知道沙漠是怎麼形成的呢，缺乏水資源是一個主要的原因，那麼如果在沙漠裡倒杯水會怎麼樣呢？會不會被沙漠瞬間吸收呢？國外的一個小夥子，就在沙漠中到了一瓶水，從視頻中我們可以看到，這瓶水緩緩的倒在地上，不過很神奇的事，並沒有被沙漠給吸收，不僅沒有被沙漠給吸收，而是瞬間結成的冰，好像這個視頻，應該出現在南北兩極啊，怎麼可能出現在沙漠中呢？倒出來的水瞬間成了冰。
  • 礦泉水打開瞬間結冰!
    最震撼是他們打開一瓶礦泉水的蓋子，礦泉水在兩三秒鐘內結冰。給人的感覺就是西藏太冷了！西藏真的那麼冷嗎？我查了一下，拉薩的最低氣溫是零下六度，最高溫度有10度。那曲和阿里要冷一些，最低溫度到了零下二十度。這個溫度和我這裡也差不多，到不了礦泉水拿出來就結冰的程度吧。甚至我懷疑，即便是在南極北極，拿出一瓶礦泉水，也不太可能瞬間結冰。
  • 中國科學家解密「瞬間記憶」大腦「路線圖」
    中國科學家解密「瞬間記憶」大腦「路線圖」中央政府門戶網站　www.gov.cn 2014-10-29 14:43 來源： 新華社新華社上海１０月２９日電（記者 王琳琳）一本《論語》，甚至是厚厚的《紅樓夢》，為什麼有人能一目十行，不到幾分鐘，就可講出書中的內容，連具體的數字也能複述出來？這種「瞬間記憶」的大腦「路線圖」究竟是什麼？
  • 打開礦泉水瞬間結冰!這一幕讓無數網友心疼
    近日，一段西藏官兵打開礦泉水瞬間結冰的視頻衝上熱搜↓↓↓在西藏軍區青藏兵站部某汽車運輸旅官兵在執行運輸任務途中一名戰士打開一瓶礦泉水瞬間結冰視頻中還能看到戰士們凍得通紅的臉和被凍傷的手視頻引發網友熱議許多網友認真分析了礦泉水瞬間結冰的原理這種水叫做「過冷水」，是由於水質過於純淨，缺少結冰所需的凝結核，或者其他原因，導致水低於零度仍然不結冰。
  • 往沙漠裡倒一瓶純淨水,結果瞬間結冰,這是怎麼回事?
    但是，這次心心要說的卻是一種很神奇的結冰現象：把一瓶純淨水倒到沙漠裡，水竟然瞬間結成了冰，這是怎麼回事呢？讓我們一起來看一下吧。生活總是充滿樂趣的，存在有很多神奇的現象，只要有一雙善於發現的眼睛，就會發現世界的奇妙。有時候眼見不一定為實，只有在科學的驗證下，才能夠發現其中的奧秘。
  • 一瓶水,教你做出災難電影中的結冰特效
    >記得電影《後天》中有這麼一幕 電影《後天》片段 特效炫酷，城市瞬間結冰過冷水，是指溫度低於攝氏零度的液態水。實驗中，我們把水放在冰箱中冷藏一段時間後，水的溫度會下降到零度，通常而言，水的溫度達到凝固點，且繼續向周圍環境放熱，水就能結冰。但實驗中，卻是在我們將水瓶撞擊後，裡面的水才開始結冰。