「當一杯水結冰時，冰首先在玻璃與水的界面處形成，然後逐漸向內推進。」 這一簡單的觀察結果困擾了科學家多年。現在，東京大學的研究人員公布了一項關於水如何轉化為冰的開創性發現，可能徹底改變多個行業。
這項研究發表於2025年6月4日的《膠體與界面科學雜誌》上，深入探討了水結冰時發生的分子運動。研究小組使用先進的分子動力學模擬來研究這一過程。他們發現，靠近表面的微觀環境在冰的成核過程中起著關鍵作用。
研究表明，靠近表面的兩個水單分子層會組織成雙層六角晶格。這種結構充當支架，促進冰的形成。研究小組還發現，表面對水分子具有恰到好處的吸引力。吸引力過大会破壞晶格，而吸引力過小則阻止其形成。這種「金髮姑娘區」為如何控制冰的形成提供了新的理解。
這項發現的影響是巨大的。它可能導致用於航空、可再生能源和其他領域的防冰塗層的開發。這些塗層可以被設計成促進或抑制冰的成核。此外，研究人員認為，類似的機制可能適用於其他四面體鍵合液體，從而開闢了材料科學和半導體製造的新途徑。
從氣候科學的角度來看，這項研究可以改進雲的形成和降水模型。新的見解也可能指導地球工程策略。這項研究不僅加深了我們對水的理解，也為智能材料設計鋪平了道路。它標誌著在解開水之謎的探索中取得了重大進展，有望在科學和技術領域實現變革性應用。