临界冰核证实 事情的详情始末是怎么样了！

新华社北京12月19日电中国科学家首次证实了水结冰过程中“临界冰核”的存在，并给出了“临界冰核”大小与过冷温度的关系，从而证实了“经典成核理论”的预测。研究结果于19日在国际知名学术期刊《自然》上在线发表。

水在低温下结冰是很常见的，但是微观层面上“水结冰”的具体过程是未知的。近百年前，科学家吉布斯等人提出了基于热力学原理的相变“经典成核理论”，认为水结冰等相变需要一个成核过程，水过冷形成小的冰核，只有当形成的冰核偶然超过临界尺寸时，相变才能自发发生。

然而，由于“临界冰核”的偶然性、瞬时性和微观性，微探测极其困难。几十年来，随着微探测技术的发展，“经典成核理论”的许多推论得到了证实，但研究人员一直无法对成核理论的核心概念“临界核”的存在给出直接的实验证据。这一次，中国科学院化学研究所的王建军和中国科学院大学的周信创造性地使用了一系列固定尺寸的纳米粒子来探测“临界冰核”，并通过实验和理论计算简洁明了地获得了“临界冰核”的尺寸。

“这个实验可以理解为用大小相等的纳米粒子作为标尺来测量‘临界冰核’:不断降低温度，使冰核达到所需的临界尺寸。当这个尺寸与纳米粒子的尺寸相同时，就很容易形成“临界冰核”。并导致大冰晶的快速出现，以便它们能够被探测到。”王建军说。

据介绍，本课题的研究加深了对水冻结这一重要相变现象的微观机理的认识，也为人工控冰的应用提供了重要的理论指导，如调控冰晶的形成和生长，提高细胞和组织冷冻保存的恢复效率，提高食品生产和冷藏的新鲜度等。它将在化学工业、低温生物学、材料科学等领域发挥重要作用。

进一步的研究表明，本课题的研究结论具有普适性，可以成为研究其他阶段到核心问题的通用方法。