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2024-06-12 16:35 |
这一重大发现是由北京大学物理学院与北京怀柔综合性国家科学中心轻元素量子材料交叉平台的研究团队共同完成的。他们利用自主研发的qPlus型扫描探针显微镜在原子尺度上对冰的表面结构进行了详细的观察和分析。
研究结果显示，冰的表面结构并非此前普遍认为的六角密堆积结构，而是由六角密堆积和立方密堆积两种不同的结构以特定方式交织而成。这两种结构的巧妙结合为冰的表面提供了稳定的网络结构，这一发现颠覆了人们对冰表面结构的传统认知，为冰的物理研究提供了新的视角和理论基础。
此外，研究团队还在实验中观察到了冰在零下153摄氏度时开始融化的现象，这一现象被称为冰的预融化。这一发现对于我们理解冰的行为以及相关的物理和化学过程具有重要的指导意义，尤其是在极端环境下的冰，如外太空中的冰或者地球极地的冰。同时，它对于研究冰在气候变化中的作用以及在工业和生物技术中的应用也具有潜在的价值。
总的来说，这项研究揭示了冰表面结构的复杂性和冰在极端条件下的行为特征，为今后的相关研究奠定了坚实的基础。
这项研究中关于冰的表面结构的发现，详细内容如下：
研究团队使用了qPlus型扫描探针显微镜，这种显微镜能够以极高的分辨率对物质表面进行成像，甚至可以分辨出单个原子的结构。通过这种方法，研究人员在原子尺度上直接观察到了冰的表面结构。
他们发现在冰的表面上，水分子并不仅仅是之前认为的六角密堆积结构，而是存在着六角密堆积和立方密堆积两种不同的结构，并且这两种结构在冰面上以特定的方式交织在一起。这种复杂的结构可能是导致冰在不同条件下表现出独特物理和化学性质的原因之一。
关于冰在零下153摄氏度时开始融化的现象，研究者们提出了一些可能的解释：
1. 预融化现象：在冰的晶体结构中，可能存在一些微观的缺陷或不规则性，这些区域在低于冰的熔点的温度下可能会先于其他部分开始融化，形成所谓的预融化层。
2. 表面效应：在冰的表面，由于与大气或其他物质的相互作用，可能会导致局部的物理和化学条件变化，从而引起冰的表面层在较低温度下的融化。
3. 热应力：在冷却过程中，冰块内部可能会产生应力，当这些应力达到一定程度时，可能会导致冰的表面层发生破裂并开始融化。
这项研究为了解冰的行为和性质开辟了新的途径，并为进一步的研究提供了基础。例如，了解冰的表面结构和预融化现象对于研究冰在气候变化中的作用、冰与生物体的相互作用以及在工业冷却和冷冻技术中的应用都具有重要意义。 |
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