您现在的位置: 首页 > 微信文章 > > 立方冰存在吗?科学研究又有新发现

立方冰存在吗?科学研究又有新发现

发布人:admin  /  发布时间2023-04-04 18:52:15   热度:
记者从中国科学院物理研究所获悉,该所与北京大学等单位的科研人员合作研究发现,雪花并不总是“六出”,水结晶也可以直接

记者从中国科学院物理研究所获悉,该所与北京大学等单位的科研人员合作研究发现,雪花并不总是“六出”,水结晶也可以直接形成立方冰,而影响立方冰形成的关键因素可能在于无处不在的异质界面。这一研究成果近日在《自然》(Nature)杂志发表。

水是宇宙中含量仅次于氢气的物质,而冰是宇宙中最常见的固体,它们是恒星形成的基础,也是生命之源。人们对冰的观察可以追溯到公元前。早在西汉年间,就有诗人韩婴发现“凡草木花多五出,雪花独六出”,科技革命先驱开普勒也曾经发出疑问“为什么飘落的雪花总是六角片状?”。

立方冰存在吗?科学研究又有新发现

在自然界中,冰是一种属于六角密堆结构的晶体,这种微观的分子排布决定了宏观上冰晶的形貌也往往具有六次对称性。我们将这种晶体结构的冰称之为“六角冰”。

雪花总是“六出”吗?

冰在自然界中随处可见,比如在天气好的情况下,人们可以看见在太阳周围笼罩着一个或以上的彩色光环。这是阳光透过卷层云时,受到冰晶的折射或反射带来的一种光学现象。由于六角冰通常以冰六棱柱的基面和柱面作为截止面,日晕的视角通常是22度和46度。

但是,在极其罕见的时候,人们可以观察到28度左右的日晕。这种日晕被称为Scheiner’s halo,具体形成机制尚有争议。一种说法为,这时高空中温度较低,卷层云中的冰晶并不是通常的六角冰结构,而是一种类似于金刚石的面心立方结构。这种立方冰会呈现出正八面体的晶体形貌,阳光被这种冰晶折射后就会在28度形成日晕。也就是说,自然界中的雪花也许并不总是“六出”,它也有可能长成钻石的模样。

立方冰存在吗?科学研究又有新发现

神秘的立方冰

虽然早在1629年的罗马,就有关于Scheiner’s halo的记载;诺奖得主Linus Pauling基于剩余熵理论也曾预言了立方冰的存在。而在1943年,德国科学家König通过电子衍射,最早报道了立方冰结构。后来人们在实验室中又通过各种方法,包括冻结纳米液滴法、离解气体水合物法、纳米限域结晶法等方式制备出了立方冰。

种种实验迹象以及理论计算认为,冰在形核结晶过程中可能更倾向于形成立方冰,再转变为我们常见的六角冰。于是很长一段时间中,关于水结晶领域的研究集中于立方冰的制备与表征中来。

但渐渐地人们发现,在实验室中无论通过什么方法制备的立方冰,其衍射峰总是偏离理想的面心立方的衍射特征,说明其并不是纯相的立方冰。严格地说,也许自然界并不存在所谓的“立方冰”,它也可能是密堆面上立方冰与六角冰随机堆垛的一种特殊结构。由于缺乏更进一步的表征手段,这种争议一直持续着。

立方冰存在吗?科学研究又有新发现

六角冰、立方冰、堆垛无序冰

12全文共 2 页下一页

分享家规则

1、第一分享家好处是什么?

1)文章会挂上你的二维码提高爆光率

2)分享出去的文章你就是作者

3)将会获得网站金币

4)首页推荐快速加粉丝

5)像公众号一样传播你的文章

2、如何成功激活分享家?
任何微信搜索用户都可以成为分享家,您只要把任何一篇文章成功分享到微信朋友圈(必须是微信朋友圈,分享到其他平台是激活不了的哦),系统就会立即自动激活您成为分享家。
3、如何成为第一分享家?
第一分享家是分享家族中最高荣誉,在分享家族中分享同一篇文章贡献值最高的用户就是该文章的第一分享家。
4、怎样统计我的贡献值?
贡献值是来自您分享文章到微信朋友圈好友的访问量,访问IP次数越多,贡献值就越高。同样您朋友在微信朋友圈转发您分享的文章,其贡献值也是属于您的。朋友帮您转发的越多,您的贡献值就会更高。