从日常生活中的冰块、冰水，到自然环境中的冰雪、冰川……冰是很常见的。在一般认知中，它从一个微小的晶核开始，按部就班长成规则的三维晶体。然而，北京大学物理学院量子材料科学中心教授徐莉梅、教授江颖、特聘研究员田野及王恩哥院士团队，在微观世界捕捉到了颠覆常识的一幕：水分子牵引整个结构协同演化，像蜘蛛编织网一样逐步展开。研究团队首次在原子尺度揭示了冰在二维下独特的“织网式”结晶过程。该成果日前发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
田野介绍，研究团队将水分子“撒”在石墨表面，在极低温条件下冻结成无序二维冰。随后通过缓慢升温“退火”，让二维冰逐步结晶。在团队自行研制的国产高分辨率扫描探针显微镜下，科研人员首次“看见”冰从枝状分型结构到岛状晶域的原子级演化过程：起初呈现细长枝杈状结构，随着温度升高逐渐增宽、延展，最终拼接成片状“小岛”。
最令团队惊讶的是，这场结晶盛宴中始终缺席的“主角”——传统成核理论中不可或缺的“临界晶核”，在这里竟消失得无影无踪。真正的“引导者”是表面吸附的水分子，它们如同“织网”一般，牵引整个结构协同演化。
徐莉梅说：“这种‘蜘蛛织网’式的结晶机制表明，无序二维冰的结晶不仅仅是平面分子的简单重排，还受到三维分子的协同作用驱动。通过分子动力学模拟并结合机器学习构型解析，我们不仅重现了无序冰的有序化过程，更揭示了二维晶化中三维分子协同演化的微观机制。这一研究成果，打破了长期以来关于冰及其他材料‘先成核后晶化生长’的规律，为低维体系的无序向有序演化提供了全新的微观动态图像。”
“这一研究表明，在低维与限域条件下，水的结冰和相变行为远远超出了传统认知，这对于防结冰、低温冻存、气候变化乃至地外生命探测等领域具有重要的科学意义，有望催生变革性技术。此外，这一发现的意义并不局限于此，它还刷新了人们对低维材料（如石墨烯、氮化硼等）结晶规律的理解，为低维材料的可控生长、原子级结构设计以及功能材料开发提供了理论基础。”江颖说。
从日常生活中的冰块、冰水，到自然环境中的冰雪、冰川……冰是很常见的。在一般认知中，它从一个微小的晶核开始，按部就班长成规则的三维晶体。然而，北京大学物理学院量子材料科学中心教授徐莉梅、教授江颖、特聘研究员田野及王恩哥院士团队，在微观世界捕捉到了颠覆常识的一幕：水分子牵引整个结构协同演化，像蜘蛛编织网一样逐步展开。研究团队首次在原子尺度揭示了冰在二维下独特的“织网式”结晶过程。该成果日前发表于国际学术期刊《自然·通讯》。
田野介绍，研究团队将水分子“撒”在石墨表面，在极低温条件下冻结成无序二维冰。随后通过缓慢升温“退火”，让二维冰逐步结晶。在团队自行研制的国产高分辨率扫描探针显微镜下，科研人员首次“看见”冰从枝状分型结构到岛状晶域的原子级演化过程：起初呈现细长枝杈状结构，随着温度升高逐渐增宽、延展，最终拼接成片状“小岛”。
最令团队惊讶的是，这场结晶盛宴中始终缺席的“主角”——传统成核理论中不可或缺的“临界晶核”，在这里竟消失得无影无踪。真正的“引导者”是表面吸附的水分子，它们如同“织网”一般，牵引整个结构协同演化。
徐莉梅说：“这种‘蜘蛛织网’式的结晶机制表明，无序二维冰的结晶不仅仅是平面分子的简单重排，还受到三维分子的协同作用驱动。通过分子动力学模拟并结合机器学习构型解析，我们不仅重现了无序冰的有序化过程，更揭示了二维晶化中三维分子协同演化的微观机制。这一研究成果，打破了长期以来关于冰及其他材料‘先成核后晶化生长’的规律，为低维体系的无序向有序演化提供了全新的微观动态图像。”
“这一研究表明，在低维与限域条件下，水的结冰和相变行为远远超出了传统认知，这对于防结冰、低温冻存、气候变化乃至地外生命探测等领域具有重要的科学意义，有望催生变革性技术。此外，这一发现的意义并不局限于此，它还刷新了人们对低维材料（如石墨烯、氮化硼等）结晶规律的理解，为低维材料的可控生长、原子级结构设计以及功能材料开发提供了理论基础。”江颖说。
监管AI，欧盟出手，美国掉队？ 上个世纪，科幻小说家艾萨克・阿西莫夫提出了“机器人三定律”，带来了对“机器人”与“规则”的美好幻想。 如今，伴随着ChatGPT、Sora的爆火，人工智能(AI)领域的激烈竞争，对该领域的监管 英国《自然》周刊网站3月12日刊登题为《OpenAI的文生视频工具Sora会如何改变科学——以及社会》的文章，作者为乔纳森·奥卡拉汉，内容编译如下：美国开放人工智能研究中心(OpenAI 3月23日消息，据媒体报道，iPhone与百度公司已达成合作协议，百度将为苹果内置的生成式人工智能大模型提供技术支持。报道指出，iPhone生成式人工智能大模型的合作伙伴包含谷歌、百度、OpenAI等公司。国 今天（23日）是第64个世界气象日，今年世界气象日的主题是“气候行动最前线”。地球是人类赖以生存和发展的家园，气候变化给人类造成的影响广泛而深远，关乎当下，更关乎未来。世界气象组织确认2023年全 近日，民航华东地区管理局向峰飞科技公司颁发V2000CG无人驾驶航空器系统型号合格证，这也是中国民航系统颁发的首个无人驾驶吨级电动垂直起降航空器型号合格证。航空器型号合格证取证是保障航空 美国佐治亚理工学院机械工程师开发了一种控制机器人外骨骼的通用方法。无需专门训练、特别校准，对复杂算法进行调整后，用户穿上外骨骼就可以直接行走。研究成果3月20日发表在《科学·机 。本文链接：冰在二维下“织网式”结晶过程被揭示http://www.sushuapos.com/show-2-14107-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
上一篇： 人类“芯片眼”来了？2毫米芯片植入眼球，失明老年人重见光明
下一篇： 全球首个百亿级可部署基因组基础模型诞生