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水是如何变成冰的？众所周知，当温度降低至0℃时，水就会变成冰。水是液体，而冰是固体。从宏观上看，水变成冰是受到温度的影响，但是从微观上看，液体转变为固体的那一瞬间所需要的条件可不少。因此尽管水变成冰是日常生活中最常见的现象，但这也是困扰了科学家们很长时间的现象。
早在一百多年以前，美国物理学家约西亚·吉布斯（Josiah Gibbs）提出了液体与固体转换的成核理论。吉布斯认为，在水冰转换的过程中，由于水受温度的影响变冷形成冰核微粒，当冰核微粒的大小超过了液体水的大小，那么水就在这一瞬间转换成了冰。然而受科学技术的影响，并且在水冰转换的过程中存在许多偶然性，吉布斯的理论并没有充分的实践证据来证明。
近日《Nature》上的一篇文章终于解开了水结成冰那一瞬间的谜题。来自中国国家科学院研究所、中国科学院大学和河北工业大学的研究团队利用氧化石墨烯纳米片模拟冰核颗粒，用固定尺寸的石墨烯纳米片探测冰核颗粒的大小，并从中得到了水和冰转换瞬间的“临界冰核”的尺寸。
这是人类首次通过实验证实了在水和冰转换瞬间冰核颗粒的存在，还从中得到了冰核的具体尺寸，通过冰核颗粒的体积，结合水和冰转换过程中的温度变化，学者们得出了临界冰核与不同温度之间所存在的关系。
水变成冰，看似是一个简单的过程，但在微观世界中，这是一个非常复杂的过程，以至于它整整困扰了人类一百多年。如今，这个历经一个世纪的谜团被由中国科学家组成的研究团队所解开，这对于中国的科学研究发展而言，这无疑是一个不小的成就。解开冰核颗粒的谜团，也有助于人们更加了解在微观世界中微观物质的变化。
这一微观物质的变化在微观机制的研究中一直是研究的重点和难点。如今科学家们解开了水结成冰瞬间的谜团，那么在未来，这项技术将掌控在人类科学家的手中，科学家也能够运用这项技术在医学和药品制作上，够通过控制冰晶的形成，利用温度来保存细胞组织和控制细胞组织的活跃度，也能够用它来改善食物的储存时间和保鲜度。
由此看来，这次中国科学家解开的不仅是水结成冰这一简单的过程，还解开了微观机制中物质状态和温度之间关系的谜团。
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