你不会在你的冰柜里找到这样的冰块。
一个国际科学家团队创造了一个创造冰晶的新纪录，冰晶具有近乎完美的立方排列的水分子 - 这种形式的冰可能存在于最冷的高空云中，但在地球上极难制造。
俄亥俄州立大学化学与生物分子工程项目负责人兼教授Barbara Wyslouzil表示，在实验室中制作和研究立方冰的能力可以改善云的如何与阳光和大气相互作用的计算机模型 - 理解气候变化的两个关键。
它也可以增强我们对水的理解 - 水是我们星球上最重要的生命分子之一。
在显微镜下看到，正常的水冰 - 从冷冻的池塘，雪到我们在家制作的冰块，都是由具有六方对称性的晶体制成的，Wyslouzil解释说。但是，水分子如何排列在冰中只有轻微的变化，晶体可以呈立方体形式。
到目前为止，研究人员已经使用高于地球表面的冷立方冰云的存在来解释在太阳周围观察到有趣的光晕，以及在大气中存在三角形冰晶。科学家已经在实验室里挣扎了几十年的立方体冰，但是由于立方体形状是不稳定的，所以最接近的是制造大约70％立方体，30％六边形的杂化晶体。
在“物理化学杂志”杂志发表的一篇论文中，Wyslouzil，研究生研究员Andrew Amaya及其合作者描述了他们是如何创造出近80％的冷冻水滴的。
她说：“虽然80％可能听起来不太接近完美，但大多数研究人员不再相信在实验室或自然界中可以获得100％纯立方冰。” “所以问题是，我们可以用现在的技术如何使用立方体？以前的实验和计算机模拟观察到冰是大约75％的立方体，但是我们已经超过了这个。
为了制造高立方冰，研究人员通过喷嘴以超音速绘制氮和水蒸汽。当气体膨胀时，它冷却并形成比平均雨滴小十几万的液滴。这些液滴高度过冷，这意味着它们的液体远低于通常的32华氏温度（0摄氏度）的冷冻温度。事实上，液滴直到华氏-55华氏度左右（约-48摄氏度）保持液态，然后在大约百万分之一秒内冻结。
为了测量在喷嘴中形成的冰的立方度，研究人员在加利福尼亚州门洛帕克的SLAC国家加速器实验室的线性相关光源（LCLS）上进行了X射线衍射实验。在那里，他们用LCLS的高强度X射线激光器撞击液滴，并在X射线摄像机上记录衍射图案。它们在波长和强度下看到同心环，表明晶体为约80％立方体。
Wyslouzil说：“由于极低的温度和快速的冷冻对于形成立方冰是至关重要的，”由于高海拔云层的液态水通常是过冷的，所以在这里形成立方冰是很有可能的。“
目前尚不清楚为什么制造约80立方厘米的晶体是有可能的。但是，再一次，水分在水平上冻结的确切性也是未知数。
斯坦福大学斯坦福大学PulSE研究所研究员兼合作伙伴Claudiu Stan表示：“如果水冻结缓慢，我们可以将冰块从水分子构建出来，就像建造一座砖墙一样，一块砖在另一块砖上。”在项目中。“但是在高空云中冻结的事情太快了，因为冻结可能被认为是从无序的砖块开始的，这些砖块仓促地重新排列成砖墙，可能包含缺陷或有不寻常的安排这种晶体制作过程非常快速和复杂，我们需要先进的设备才能开始看到发生的情况，我们的研究动机来自于将来我们可以开发实验，让我们看到晶体形成。”