Por primera vez, los científicos chinos han confirmado la predicción teórica centenaria de que "el agua se convierte en hielo".

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Como dice el refrán: "Se necesita menos de un día para congelar tres pies de hielo". Entonces, ¿cómo se convierte el agua en hielo? Esta pregunta parece sencilla, pero nadie ha podido explicarla claramente durante cientos de años. Ahora, los científicos chinos han "reproducido" el proceso de congelación del agua, han revelado la existencia de un "núcleo de hielo crítico" en este proceso y han confirmado la predicción centenaria de la teoría clásica del núcleo de hielo crítico.

65438+El 19 de febrero, la revista académica de renombre internacional "Nature" publicó en línea el resultado de esta investigación, dirigida por Wang Jianjun del Instituto de Química de la Academia China de Ciencias y Zhou Xin de la Universidad de Academia China de Ciencias. Esta es también la primera vez que la comunidad científica confirma experimentalmente la existencia de núcleos de hielo críticos.

Wang Jianjun, autor correspondiente de este artículo e investigador del Instituto de Química de la Academia de Ciencias de China, dijo a los periodistas de China Youth Daily y China Youth Daily que comprender el proceso de congelación del agua no solo satisface la curiosidad de la gente, pero también es un conocimiento útil: como fenómeno común en la naturaleza, no solo afecta el clima, la geología y la vida en la tierra, sino que también juega un papel vital en la industria química, la criobiología, la ciencia de materiales y otros campos. como la congelación de células y tejidos, conservación de vacunas durante su producción y transporte, etc.

Según el principio de la termodinámica, las moléculas de agua seguirán moviéndose en la solución cuando la temperatura sea inferior al punto de congelación, las moléculas de agua tenderán a disponerse de forma ordenada.

La formación de núcleos de hielo es el resultado de la competencia entre el movimiento térmico desordenado de las moléculas de agua y la disposición ordenada de las moléculas de agua. El agua comienza a congelarse cuando el tamaño de los núcleos de hielo formados excede un tamaño crítico, conocido como nucleación crítica del hielo.

Hace casi cien años, el científico Gibbs propuso la teoría crítica del núcleo de hielo y quedó escrita en los libros de texto. Sin embargo, nunca se ha visto la verdadera naturaleza de los núcleos de hielo críticos.

Wang Jianjun dijo que el núcleo de hielo crítico es un estado transitorio en el proceso de cambio de fase del agua y el hielo (nivel de nanosegundos) y su tamaño es muy pequeño (nivel de nanómetros).

Hoy, el equipo de Wang Jianjun y el profesor Zhou Xin de la Universidad de la Academia de Ciencias de China detectaron con éxito el núcleo de hielo crítico. Combinado con cálculos teóricos, el tamaño crítico del núcleo de hielo se obtiene de forma concisa y clara.

Dong Joon AHN, académico de la Academia Coreana de Ingeniería, comentó que esta investigación es uno de los trabajos emblemáticos en el campo de la nucleación de hielo.

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