12月19日，《自然》发表了一项关于自然界中相变成核现象的研究成果。来自中科院化学所和国科大等单位的研究人员，首次在实验上证实了水结冰过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。
根据热力学，水分子在溶液中会不停地进行热运动；当温度低于冰点，水分子会趋向进行有序的排列。冰核的形成就是水分子的无序热运动和水分子有序排列的竞争结果。然而，目前而言，人类对“水”-“冰核”之间的转变知之甚少。
一百多年前，美国物理化学家吉布斯等人基于宏观热力学原理，提出的相变“经典成核理论”认为，水结冰这类相变需要经过一个成核过程。例如，水过冷形成小冰核，只有当形成的冰核偶然超过临界尺寸，形成临界核时，相变才能自发发生。
然而，不幸地是百年来科学家始终无法通过实验验证临界核的存在。这不仅阻碍了对自然界中相变成核这一重要物理现象的进一步理解，甚至还引发了人们对宏观理论推出微观层面临界核概念实用性的疑问。
临界冰核具有需要等待很长时间才可能发生的偶然性、存在寿命纳秒级别的瞬时性以及纳米级尺寸的微观性，使得当前已有的微观探测技术都很难捕捉到它。这也成为数十年来的研究难点。