科学家刚刚打破了水的冰点纪录

研究人员用只有几百个分子大小的微小水滴创造了冰，使水的冰点比以往任何时候都低，并改变了我们对冰形成方式的了解。

了解水如何以及为什么会变成冰，对于理解广泛的自然过程是至关重要的。

气候波动、云层动态和水循环都受到水-冰转变的影响，生活在冰冻条件下的动物也是如此。

例如，林蛙通过让它们的身体结冰来在陆地上度过冬天。

这使得它们比那些在深海中不结冰地过冬的物种更快地从冬眠中走出来。

但是冰晶会破坏细胞膜，所以使用这项技术的动物需要找到一种方法来防止冰在它们的细胞和组织中形成。

更好地理解水是如何冻结的，可以更好地理解这些极端物种。

虽然经验法则是水在0摄氏度结冰，但在某些条件下，水实际上可以在一系列寒冷的温度下保持液体。

到目前为止，人们认为这个范围只有零下38摄氏度；如果低于这个范围，水就必须结冰。

但在11月30日发表在《自然·通讯》杂志上的一项研究中，研究人员设法使水滴在零下44摄氏度的温度下保持液态。

他们的突破有两个关键：非常小的液滴和非常柔软的表面。

他们从150纳米(仅略大于一个流感病毒颗粒)的水滴开始研究。

这种水滴大小的范围帮助研究人员揭示了大小在水到冰转变过程中的作用。

该研究的合著者哈迪·加西米说：“我们覆盖了所有这些范围，这样我们就可以了解冰在什么条件下会形成--温度是多少，液滴的大小是多少。”

“更重要的是，我们发现如果在水滴上覆盖一些柔软的材料，就可以将冰冻温度抑制到非常低的温度。”

他们使用的软材料是辛烷，一种油，包围着阳极氧化铝膜纳米孔径内的每一滴油。

这使得水滴在更大的压力下呈现出更圆形的形状，研究人员说，这对于防止在这样的低温下结冰至关重要。

由于在这么小的尺度下基本上不可能观察到冰冻过程，研究人员使用了电导率(因为冰比水更导电)和红外光谱中发射的光，来捕捉水滴从水转化为冰的确切时刻和温度。

他们发现，水滴越小，形成冰的温度就越低--而对于10纳米或更小的水滴，结冰的速度会急剧下降。

在他们测量的最小的水滴中，直到水达到令人毛骨悚然的零下44摄氏度时，冰才形成。

这是否意味着云层和生物细胞中的微小液滴可能比我们想象的还要冷？

“作为一名科学家，我想说我们还不知道。”加西米说。

但加西米说，这一发现可能对人造材料的防冰意义重大，比如航空和能源系统中的材料。

如果软表面上的水需要更长时间才能结冰，工程师们可以在他们的设计中加入软硬材料的混合，以防止冰在这些表面上堆积。

一旦我们对此有了基本的了解，下一步就是在软材料的基础上对这些表面进行工程设计。