国科大温州研究院揭秘水结冰微观机制！
国科大温州研究院揭秘水结冰微观机制！
水结冰，这个看似简单的自然现象，背后却隐藏着复杂的微观机制。近日，中国科学院大学物理学院、温州研究院教授周昕等在国际顶级期刊《Nature》上发表论文，首次证实了水结冰过程中临界冰核的存在，并揭示其尺寸和过冷温度的关系。这一发现不仅解开了百年来关于水结冰微观机制的谜题，还为实现人为控冰应用提供了重要的理论指引。
为什么研究水结冰如此重要？
水结冰是一个常见的自然现象，但它的重要性远超乎想象。从大气科学到材料科学，从食品加工到生物医学，水结冰过程的研究具有广泛的应用价值。例如，在食品加工中，控制冰晶的形成可以提高食品的口感和保质期；在生物医学领域，理解细胞在低温下的行为对于冷冻保存细胞组织至关重要。
水是如何结冰的？
根据经典成核理论，水结冰过程始于微小的冰核形成。这些冰核由水分子随机碰撞形成，只有当冰核达到一定尺寸（称为临界核尺寸）时，才能稳定存在并进一步生长成宏观的冰晶。这个过程类似于种子的形成，只有合适的“种子”才能长成大树。
研究的突破在哪里？
周昕教授团队的突破在于首次直接观测到了临界冰核的存在，并揭示了其尺寸与过冷温度之间的关系。这一发现解决了长期以来关于水结冰微观机制的争议，为理解这一普遍存在的自然现象提供了坚实的实验依据。
这项研究有什么实际应用？
这一基础科学研究的突破将为多个领域带来深远影响：
冷冻保存技术：通过调控冰晶形成和生长，可以提高冷冻保存细胞组织的复苏效率，这对于生物医学研究和临床应用具有重要意义。
食品保鲜：控制冰晶形成可以改善冷藏食品的口感和营养价值，延长保质期。
材料科学：理解水结冰过程有助于开发新型抗冻材料，应用于航空航天、建筑等领域。
天气预报：水结冰过程与大气科学密切相关，这一发现将有助于提高天气预报的准确性。
结语
国科大温州研究院的这一研究成果不仅揭示了水结冰这一常见自然现象背后的科学原理，更为多个领域的技术创新提供了理论基础。正如周昕教授所说：“基础科学研究是科技创新的源头，只有深入了解自然规律，才能更好地利用自然，造福人类。”