立方冰存在吗？科学研究又有新发明

记者从中国科学院物理研究所获悉，该所与北京大学等单元的科研人员相助研究发明，雪花并不老是“六出”，水结晶也可以直接形创立方冰，而影响立方冰形成的要害因素大概在于无处不在的异质界面。这一研究成就克日在《自然》（Nature）杂志颁发。

水是宇宙中含量仅次于氢气的物质，而冰是宇宙中最常见的固体，它们是恒星形成的基本，也是生命之源。人们对冰的调查可以追溯到公元前。早在西汉年间，就有诗人韩婴发明“凡草木花多五出，雪花独六出”，科技革命先驱开普勒也曾经发出疑问“为什么飘落的雪花老是六角片状？”。

在自然界中，冰是一种属于六角密堆布局的晶体，这种微观的分子排布抉择了宏观上冰晶的描摹也往往具有六次对称性。我们将这种晶体布局的冰称之为“六角冰”。

雪花老是“六出”吗？

冰在自然界中到处可见，好比在天气好的环境下，人们可以瞥见在太阳周围覆盖着一个或以上的彩色光环。这是阳光透过卷层云时，受到冰晶的折射或反射带来的一种光学现象。由于六角冰凡是以冰六棱柱的基面和柱面作为截至面，日晕的视角凡是是22度和46度。

可是，在极其稀有的时候，人们可以调查到28度阁下的日晕。这种日晕被称为Scheiner’s halo，详细形成机制另有争议。一种说法为，这时高空中温度较低，卷层云中的冰晶并不是凡是的六角冰布局，而是一种雷同于金刚石的面心立方布局。这种立方冰会泛起出正八面体的晶体描摹，阳光被这种冰晶折射后就会在28度形成日晕。也就是说，自然界中的雪花也许并不老是“六出”，它也有大概长成钻石的容貌。

神秘的立方冰

固然早在1629年的罗马，就有关于Scheiner’s halo的记实；诺奖得主Linus Pauling基于剩余熵理论也曾预言了立方冰的存在。而在1943年，德国科学家König通过电子衍射，最早报道了立方冰布局。厥后人们在尝试室中又通过各类方式，融易新媒体消息，包罗冻拉拢米液滴法、离解气体水合物法、纳米限域结晶法等方法制备出了立方冰。

各种尝试迹象以及理论计较认为，冰在形核结晶进程中大概更倾向于形创立方冰，再转变为我们常见的六角冰。于是很长一段时间中，关于水结晶规模的研究会合于立方冰的制备与表征中来。

但徐徐地人们发明，在尝试室中无论通过什么方式制备的立方冰，其衍射峰老是偏离抱负的面心立方的衍射特征，说明其并不是纯相的立方冰。严格地说，也许自然界并不存在所谓的“立方冰”，它也大概是密堆面上立方冰与六角冰随机堆垛的一种非凡布局。由于缺乏更进一步的表征手段，这种争议一直一连着。

六角冰、立方冰、堆垛无序冰