最小的水分子晶體---你知道嗎?

璀璨迷人的雪花是由水分子形成的晶體形成，水分子如何形成晶體結(jié)構(gòu)？最小的水分子晶體是怎樣？德國(guó)哥廷根大學(xué)物理化學(xué)研究所與德國(guó)馬普學(xué)會(huì)動(dòng)力與自組織系統(tǒng)研究所的科學(xué)家通過(guò)紅外線光譜分析手段確定，最少需要275個(gè)水分子才可以形成晶體，也就是首次確定了最小的水分子晶體結(jié)構(gòu)。這一成果是研究物質(zhì)由原子狀態(tài)進(jìn)入固體狀態(tài)的變化過(guò)程（相變物理學(xué)）領(lǐng)域的重要成果，已在《科學(xué)》雜志發(fā)表。
    在研究過(guò)程中，科學(xué)家通過(guò)一個(gè)極其微小的“噴嘴”向外“噴射”水分子，并迅速使水分子冷卻、積聚形成一系列不同尺度的“分子簇”。通過(guò)植入鈉原子作為“測(cè)量探針”，用紅外激光脈沖對(duì)水分子簇進(jìn)行紅外光譜分析。結(jié)果顯示，直到225個(gè)水分子形成的分子簇仍然是雜亂無(wú)章的結(jié)構(gòu)，但隨著水分子數(shù)目的增加，分子簇即不斷顯現(xiàn)出形成有序晶體結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)，而由至少275個(gè)水分子，可形成最微小的晶體單元。
    科學(xué)家們認(rèn)為，這一研究方法也可用于研究其它物質(zhì)由無(wú)序狀態(tài)形成固態(tài)晶體的過(guò)程，近期科學(xué)家們還將研究乙醇等物質(zhì)的結(jié)晶過(guò)程。因?yàn)榻饘偎哂械陌▽?dǎo)電性能在內(nèi)的一系列重要特性均與金屬的結(jié)晶過(guò)程緊密關(guān)聯(lián)，因此研究金屬的結(jié)晶過(guò)程將具有更加重要的實(shí)際意義。