来自日本的研究人员发现了一种新形式的冰--"冰0"，它可以在过冷的水中形成冰晶。他们的研究揭示了由于类似冰 0 的结构，冰核可以在水滴表面附近形成，从而解决了一个长期存在的争论。这些发现加深了我们对冰形成的理解，对包括气候研究和食品科学在内的各个领域具有重要意义。
冰比大多数人想象的要复杂得多，科学发现，在不同的压力和温度组合下形成的冰有 20 多种。我们用来冰镇饮料的冰被称为 I 号冰，是地球上为数不多的自然形成的冰。最近，来自日本的研究人员发现了另一种冰：冰 0，这是一种不寻常的冰，可以在过冷的水中形成冰晶。
在最近发表于《自然-通讯》（Nature Communications）上的一项研究中，东京大学工业科学研究所社会合作研究部"霜冻保护科学"的研究人员表明，这些类似于"冰0"的结构可以使水滴在其表面而非核心处冻结。这一发现解决了一个长期存在的难题，有助于重新定义我们对冰形成过程的理解。
冰的结晶，也就是冰核，通常是异质发生的，或者换句话说，是在固体表面发生的。这通常发生在水容器的表面，即液体与固体的交汇处。然而，这项新研究表明，冰结晶也可能发生在水面以下，即与空气交汇的地方。在这里，冰核围绕着小型前体形成，这些前体具有与冰 0 相同的环形结构特征。
"模拟结果表明，在等温条件下，水滴更容易在自由表面附近结晶，"该研究的主要作者孙刚说。"这解决了长期以来关于结晶更容易发生在表面还是内部的争论"。
东京大学产业科学研究所的研究人员发现，冰是通过与最近发现的一种罕见冰相似的结构在水面附近开始形成的，这有助于我们更好地理解冰的形成。资料来源：东京大学工业科学研究所
冰 0 前体的结构与过冷的水非常相似，可以让水分子更容易从中结晶，而不需要直接形成普通冰的结构。由于水的表面张力造成的负压效应，微小的冰 0 前体自发形成。一旦这些前体开始结晶，类似冰 0 的结构很快就会重新排列成我们更熟悉的冰 I。
该研究的资深作者田中肇（Hajime Tanaka）强调了这项研究的广泛影响，他指出："有关水的表面结晶机制的研究结果有望为气候研究和食品科学等各个领域做出重大贡献，因为水的结晶在这些领域发挥着至关重要的作用"。
更详细地了解冰及其形成过程，可以为各种研究领域提供宝贵的见解。例如，这项工作可能对气象学具有特别重要的意义，在气象学中，通过类似冰0的前体形成的冰可能会对云中的小水滴产生更明显的影响。对冰的了解也会给从食品科学到空调等技术领域带来益处。
编译自/ScitechDaily