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英德科学家发现冰最小微观结构(图)
最近,来自英国和德国的科学家通过联合研究,成功揭示了冰的最小微观结构。相关论文发表在6月17日的?自然?杂志上。
图片说明:隧道扫描显微镜下的最小冰颗粒,仅由六个水分子组成。
据科学网报道,最近,来自英国和德国的科学家通过联合研究,成功揭示了冰的最小微观结构。相关论文发表在6月17日的?自然—材料学?杂志上。
领导该项研究的是来自伦敦纳米技术中心(LondonCentreforNanotechnology)的AngelosMichaelides博士及德国莱布尼茨大学(LeibnizUniversity)的KarinaMorgenstern教授。他们首先将一块金属的外表温度冷却至5K(-268摄氏度)。在这个温度上,借助于隧道扫描显微镜(STM),研究人员可以“捕捉〞到冰的最小颗粒形式(hexamers)并成像。科学家发现,Hexamers由六个水分子构成,是最简单、最根本的冰形式。除此之外,也被成像的纳米冰串(nanoclusters),可以分别包含7、8、9个分子。
在上述实验根底上,研究小组采用精准的理论模型来分析这种结构的形成原理。大致如下:通常情况下,冰内的水分子是以相同长度的键粘合在一起,代表了相同的粘力;而在纳米冰串里,水分子之间的键那么长短不一。这说明水分子具有分配氢键的能力,由此揭示了一个迄今尚无人知的事实,即水分子在黏附金属外表与接受氢键之间存在竞争。
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关于此次研究的意义,Michaelides说:“我们的研究有助于深刻地理解这种广泛存在的重要的冰雪成核现象,这种现象一般被称为异类成核现象(heterogeneousnucleation)。〞这种固体外表冰串结构的研究也为在天文学、电化学以及能量研究等方面的应用提供了新的思路,对于全球气候变迁的研究也有很大帮助。