12月19日，《自然》發表了一項關於自然界中相變成核現象的研究成果。來自中科院化學所和國科大等單位的研究人員，首次在實驗上證實了水結冰過程中臨界冰核的存在，並給出了臨界冰核的尺寸和過冷溫度的關係，這一成果與經典成核理論預言高度契合。
根據熱力學，水分子在溶液中會不停地進行熱運動；當溫度低於冰點，水分子會趨向進行有序的排列。冰核的形成就是水分子的無序熱運動和水分子有序排列的競爭結果。然而，目前而言，人類對“水”-“冰核”之間的轉變知之甚少。
一百多年前，美國物理化學家吉布斯等人基於宏觀熱力學原理，提出的相變“經典成核理論”認為，水結冰這類相變需要經過一個成核過程。例如，水過冷形成小冰核，只有當形成的冰核偶然超過臨界尺寸，形成臨界核時，相變才能自發發生。
然而，不幸地是百年來科學家始終無法通過實驗驗證臨界核的存在。這不僅阻礙了對自然界中相變成核這一重要物理現象的進一步理解，甚至還引發了人們對宏觀理論推出微觀層面臨界核概念實用性的疑問。
臨界冰核具有需要等待很長時間才可能發生的偶然性、存在壽命納秒級別的瞬時性以及納米級尺寸的微觀性，使得當前已有的微觀探測技術都很難捕捉到它。這也成為數十年來的研究難點。
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