低温下的冰晶表现出多种结构形态,包括六角冰、立方冰或两相的异质晶体混合物。尽管冰的结构依赖性作用具有重要意义,但每种多晶型生长背后的机制很难定量评估。
使用原位低温电子显微镜和计算冰动力学模拟,高丽大学Dong June Ahn和首尔国立大学Jungwon Park等直接观察到纳米级厚度的无定形冰膜中的结晶冰生长,该膜显示出三维冰成核和随后的二维冰生长。
本文要点:
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作者发现,纳米级冰晶表现出多晶型依赖的生长动力学,而异质晶体冰表现出各向异性生长,在棱面上加速生长。快速生长的小平面与具有更高表面能的低密度界面相关联,推动界面H2O分子的四面体有序化并加速冰的生长。
(2)
这些基于纳米级观测的发现,提高了作者对冰形成早期阶段和冰界面机械作用的理解。
参考文献:
Lee, M., Lee, S.Y., Kang, MH. et al. Observing growth and interfacial dynamics of nanocrystalline ice in thin amorphous ice films. Nat Commun 15, 908 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-45234-x
https://doi.org/10.1038/s41467-024-45234-x