最近，來自英國和德國的科學(xué)家通過聯(lián)合研究，成功揭示了冰的最小微觀結(jié)構(gòu)。相關(guān)論文發(fā)表在6月17日的《自然—材料學(xué)》雜志上。
領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)研究的是來自倫敦納米技術(shù)中心（London Centre for Nanotechnology）的Angelos Michaelides博士及德國萊布尼茨大學(xué)（Leibniz University）的Karina Morgenstern教授。他們首先將一塊金屬的表面溫度冷卻至5K（-268攝氏度）。在這個(gè)溫度上，借助于隧道掃描顯微鏡(STM)，研究人員可以“捕捉”到冰的最小顆粒形式(hexamers)并成像。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，Hexamers由六個(gè)水分子構(gòu)成，是最簡單、最基本的冰形式。除此之外，也被成像的納米冰串（nanoclusters），可以分別包含7、8、9個(gè)分子。
在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究小組采用精準(zhǔn)的理論模型來分析這種結(jié)構(gòu)的形成原理。大致如下：通常情況下，冰內(nèi)的水分子是以相同長度的鍵粘合在一起，代表了相同的粘力；而在納米冰串里，水分子之間的鍵則長短不一。這說明水分子具有分配氫鍵的能力，由此揭示了一個(gè)迄今尚無人知的事實(shí)，即水分子在黏附金屬表面與接受氫鍵之間存在競爭。
關(guān)于此次研究的意義，Michaelides說：“我們的研究有助于深刻地理解這種廣泛存在的重要的冰雪成核現(xiàn)象，這種現(xiàn)象一般被稱為異類成核現(xiàn)象（heterogeneous nucleation）。”這種固體表面冰串結(jié)構(gòu)的研究也為在天文學(xué)、電化學(xué)以及能量研究等方面的應(yīng)用提供了新的思路，對于全球氣候變遷的研究也有很大幫助。（科學(xué)網(wǎng) 梅進(jìn)/編譯）
