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科技日报北京12月19日电 (记者 陆成宽)“冰冻三尺,非一日之寒”,自然界中水结冰等相变征象异常普遍。19日,《自然》颁发了一项关于自然界中相变成核征象的钻研成果。来自中科院化学所和国科大年夜等单位的钻研职员,首次经由过程实验证明了水结冰历程中临界冰核的存在,并给出了临界冰核的尺寸和过冷温度的关系,这一成果与经典成核理论预言高度契合bg大游集团官方手机客户端。

美国物理化学家吉布斯等人100多年前基于热力学道理,提出的相变“经典成核理论”觉得,水结冰这类相变必要颠末一个成核历程。例如,水过冷形成小冰核,只有当形成的冰核偶尔跨越临界尺寸,形成临界核时,相变才能自发发生。然则,百年来科学家始终无法bg大游集团官方手机客户端验证临界核的存在。

临界冰核具有必要等待很长光阴才可能呈现的偶尔性、存在寿命小于纳秒的瞬时性以及纳米级尺寸的微不雅性,使得现有的微不雅探测技巧很bg大游集团官方手机客户端难捕捉到它。这也成为数十年来的钻研难点。这次钻研团队创造性地应用氧化石墨烯纳米片等固定尺bg大游集团官方手机客户端寸的纳米颗粒去探测临界冰核,实验结合理论谋略,简洁清晰地获得了临界冰核的尺寸。

“这项实验钻研所得结果与理论谋略高度切合,和应用纳米颗粒种类、材质等身分无关,结论具有普适性bg大游集团官方手机客户端,不仅确定无疑地证明了临界冰核的存在,而且可以成为钻研其他相变成核问题的普遍措施。”中科院化学所钻研员王健君说。

王健君表示,这项钻研在理论上加深了对水结冰机理、相变征象甚至统计物理中宏不雅和微不雅关系等方面的理解;同时,在细胞和组织的低温冻存、保持疫苗在临盆和输运历程中的高活性以及飞机等交通对象的防冰涂层上有紧张利用代价。

301009612019-12-20 07:11:09:0陆成宽中国科学家首次经由过程实验证明临界冰核的存在冰核,临界,科学家,热力学道理,成核历程2310社会社会

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