【稀奇新闻】科学家用加热的方法使水结冰

唐唐

你能设想正好在加热的时候，却可把水冷冻成为固体吗？现在，科学家们发现了的水所以能够这样的诀窍。
一般看法都认为，水在32华氏度（即0摄氏度）结冰。可是令人惊讶的是，如果把水放在平稳的瓶子里，一点也不让它沾染灰尘，那么即使把它的温度下降到零下40华氏度（也差不多是零下摄氏40度），水却仍旧能保持着液体的状态，此时的水就处于所谓“过冷”的状态。可是如果把这种“过冷水”接触到自然界里的灰尘和粗糙表面，就会把它们作为核心而形成冰晶。
现在，以色列的雷霍沃特的魏茨曼科学研究所的伊戈尔●罗穆斯基（Igor Lubomirsky）和他的同事们发现了控制水的结冰的另外一种方法—— 即用一种类似非晶体的热电薄膜来控制结冰的温度。主要是，这些薄膜表面所带的电荷的正和负取决于它的温度。
当这些热电薄膜带有正的电荷时，与它接触的水变得容易结冰，而当所带的电荷为负的时候，与它接触的水就难以结冰。
研究人员看到，如果把“过冷水”加热，只要温度变化足以改变其表面所带有电荷的正负极性，就可以把水冻结起来。作为例子，当把“过冷水”放在带有负电荷的锂钽酸盐表面上时，当把锂钽酸盐表面温度加热到华氏17.6度（相当于-8℃）时，因为其所带的电荷切换为正的此时“过冷水”就立就会马上结起冰来【1】。
更为希奇古怪的是，正电荷表面所促使“过冷水”结冰时，是从水底向上，而负电荷使水结冰时是从上层向下【2】。这可能是与水的分子怎样确定它们自己的方向有关——那就是说，水分子里面的带负电荷的氧原子自然而然地朝向带正电荷的表面，而带正电荷的氢原子却与此相反，朝向带正电荷的表面。
罗穆斯基说：“表面带正电荷还是带负电荷的差别是很重要的。”
这种较好地控制“过冷水”结冰温度的方法，对很多实际问题的应用是至关重要的，其中包括冷血动物的存活、对人体细胞和组织的低温保存、对农作物的防冻保护。以及对触发云层形成的正确理解等等。
科学家们把他们的发现详细地发表在2月5日发行的《自然》杂志里面。

译者注：
【1】正电荷使水容易结冰，负电荷使水不容易结冰。电荷极性转变是“因”，冷冻与否是“果”，本来在负电荷时，“过冷水”在更低的温度下还不能结冰，现在温度上升，改变了电荷的极性，于是水就结冰了。
【2】温度过低的"过冷水”是在升温时，在正电荷作用下结冰；温度不是太低的“过冷水”在降温时，是在负电荷作用下才能使它结冰。