岡山大學副教授 Masakazu Matsumoto 及其同事使用計算機模擬在世界上首次闡明了過冷水的微觀結構。長期以來,水分子在這種狀態下的樣子一直是個謎,但現在更接近於闡明。

 水是地球上很常見的物質,但從化學的角度來看,它的特性卻是極其反常的。例如,大多數物質在冷卻時體積會收縮,但低於 4°C 的水會在冷卻時膨脹並失​​去密度。分子在液態水中是隨機排列和定向的,而在冰中,排列是固定的,分子之間有間隙指向一個固定的方向。此外,水通常在 0°C 時開始結冰,但也有一種過冷狀態,即使低於該溫度也不會結冰。即使在過冷狀態下水也會繼續膨脹,但分子的樣子一直是個謎。在這種狀態下,它的密度介於普通液態水和冰之間,因此人們認為它可能是一系列類似冰的分子。另一方面,很難認為液體和固體處於完全相同的狀態。

 該小組使用計算機模擬來分析過冷水中分子的狀態。結果,我們發現幾個分子聚集在一起形成一個質量,這降低了密度,並且質量自由移動以保持其作為液體的流動性。由於這是一個模擬結果,希望能通過實驗實際觀察到如此大量的水分子。

 水是一種物質,具有許多可以說是異常的特性,並且充滿了意想不到的未知特性。以水為生的生命也以水為生。許多無法解釋的生命奧秘,可能源於水的奧秘。了解水也將導致了解生命。

 

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