據新華社北京12月19日電 中國科學家首次在實驗上證實了水結冰過程中“臨界冰核”的存在，并給出了“臨界冰核”的尺寸和過冷溫度的關系，從而證實了“經典成核理論”的預言。研究成果19日在國際知名學術期刊《自然》在線發表。
低溫下水結冰的現象再常見不過，但微觀層面上“水變冰”的具體過程卻不為人所知。近百年前，科學家吉布斯等人基于熱力學原理，提出相變的“經典成核理論”，認為如水結冰這類相變需經過一個成核過程，水過冷形成小冰核，僅當形成的冰核偶然超過臨界尺寸（即“臨界冰核”）時，相變才能自發發生。
然而，由于“臨界冰核”的偶然性、瞬時性（納秒級別）和微觀性（納米級別），給微觀探測帶來極大難度。數十年來，微觀探測技術的發展使得“經典成核理論”的許多推論得到證實，但對成核理論的核心概念“臨界核”的存在性，研究人員始終無法給出直接的實驗證據。
此次，中科院化學所王健君、中國科學院大學周昕團隊創造性地使用系列固定尺寸的納米顆粒去探測“臨界冰核”，實驗結合理論計算，簡潔清晰地得到了“臨界冰核”的尺寸。
