室温冰块听起来有些矛盾,然而也许它并不是什么无聊的产物。科学家报告说,在强电场中,温水也能凝固成冰晶的形状。尽管听上去违反常理,但自然界中可能确实存在着室温冰块,甚至能以此来解释普通冰块的形成。
水分子具有极性,大部分负电荷聚集在分子一端,使另一端带上正电荷。液态水中的电荷只是松散地排列着。但如果施加电场,电荷就会排列成行,全都指向同一个方向。当水遇冷结冰后,水分子会凝聚成六角形。理论物理学家预言说,强电场能通过类似的方式将水“冻”住。但模拟计算表明,这将需要非常强大的电场,每米电压109伏,才能对抗水中的热能——比放出闪电所需的能量高100倍。
然而这些模拟计算弄错了。在8月19日出版的《物理评论快报》上,韩国汉城国立大学的研究人员报告说,要实现这样的效果,所需电场比原来的强度预计弱1000倍。该小组首先在黄金表面滴一滴水,然后将扫描隧道电镜的尖端从距离水滴只有几埃的地方掠过。在这么近的距离上,即使很小的电场也会变得很强。研究小组在几埃距离内施加了几十毫伏电压,相当于每米106伏。研究人员震惊地发现,尽管环境温度达到20摄氏度,但水滴表面的一层水却凝结成冰。
德国斯图加特马普学会金属研究所的物理学家Harald Reichert表示:“我发现这篇论文非常有意思。”尽管他提醒说,研究人员并不知道这层冰的结构是否与普通冰相似,但他也认为,这可能解决了普通冰如何开始凝结的谜题。如果小冰核始终都是在这种微隙中形成的,那么它们可能就是普通冰晶形成的“种子”。
像这样在室温下形成冰晶或许很难,但科学家们设法用一小滴水实现了这个目标。(图片提供:Rickard Olsson/www.freenaturephotos.com )
来源:科学网 作者:舒华 译自www.sciencenow.org,8月26日)
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