冰如何融化成水？逐層！

科技日報北京12月14日電 （記者房琳琳）冰融化時有一層水樣層，其性質始終未明，現在，德國馬克斯普朗克聚合物研究所帶領的國際團隊，成功利用先進的表面特異性光譜技術和計算機模擬，在分子水平上揭示了水樣層的屬性，發現冰融化成水是隨溫度變化逐層發生的。

迄今為止的實驗表明，在冰面溫度達到融點0℃時，水樣層厚度可增厚至45納米（人類頭髮直徑的1/1000），微薄如此，讓此類研究極具挑戰性。

據美國科學促進會（AAAS）科技新聞共享平台EurekAlert!13日報道，艾倫·白庫斯領導的團隊研究了水樣層在冰上如何形成，如何隨溫度升高而生長，以及它與正常液體水如何區分。

前期研究工作著重於生成邊長約10厘米、表面結構十分明確的冰晶。為了探明冰晶表面究竟是固體還是液體，研究人員利用液體水分子之間具有微弱相互作用力的屬性加以區分。利用界面光譜技術，結合受控加熱冰晶技術，研究人員能夠量化水樣層水分子之間相互作用的變化。

實驗結果與模擬結果顯示，冰表面的第一分子層在低至-38℃時已經開始融化；將溫度升至-16℃，第二層變為液體。與此前普遍認為的「連續融化」觀點相反，冰表面的融化並非連續的過程，而是逐層發生的。論文合作者米斯查·伯恩補充說，-4℃的准液體層與同溫度下過冷水的光譜響應也不同，在准液體層中，水分子間的相互作用更強烈一些。

相關結果發表在最近一期的美國《國家科學院學報》上。

總編輯圈點

150年前，著名物理學家邁克爾·法拉第發現，冰融化表面的一層低於0℃的水薄膜讓冰塊變得很滑溜。但這種水樣層的性質引發了許多爭議：什麼溫度下冰面變成液體狀？水樣層厚度取決於怎樣的溫度變化？這項研究成果加深了人們對冰的基本理解，而理解冰表面結構，對於研究氣候科學中的冰表面催化反應等至關重要，因為這層水薄膜正是冰川移動的關鍵。