国际高级研究学院(SISSA) 信用:CC0公共领域 冰是一种具有独特性质的迷人物质，自古以来就吸引着人类
与大多数其他材料不同，温度非常低的冰并不像它应该的那样有序
在意大利国家研究委员会材料研究所的支持下，国际高级研究学院(SISSA)、阿卜杜勒·萨拉姆国际理论物理中心(ICTP)、罗萨里奥物理研究所(IFIR-UNR)之间的合作在理论上取得了新的进展，说明了出现这种情况的原因以及恢复一些缺失订单的方法
在这种有序的状态下，科学家团队描述了一种相对模糊但却是非常低温的冰的基本特性:铁电性
发表在PNAS的研究结果可能会延伸到冰的表面，这种可能性可能与星际空间中冰粒子的聚集有关
SISSA和ICTP的物理学家亚历山德罗·莱奥解释说:“在一片理想有序的冰中，每个水分子的氢原子应该指向同一个方向，就像一个排的士兵看着他们前面一样。”
“如果是这样的话，冰会呈现出宏观的极化——它会是铁电的
相反，冰中的水分子，即使在非常低的温度下，也会表现得像不守规矩的士兵，而且都朝不同的方向看
" 莱纳斯·鲍林在20世纪30年代通过实验发现了这种异常行为，并立即做出了著名的解释:缺乏纪律是“冰规则”约束的结果——每个氧原子在任何时候都应该拥有两个且只有两个质子才能成为H2O
这种约束所产生的困难动力导致排序过程变得无限缓慢，就像在一个排里，每个士兵有四个邻居，必须将两只手放在其中两个人的肩膀上
“如果不是杂质或缺陷起了揭示作用，人们今天仍然不知道大块结晶冰的质子序和铁电性是真实的可能性还是想象的虚构，因为无论是实验还是模拟都不能克服冰规则产生的动力学减速，”ICTP SISSA大学的物理学家埃里奥·托萨蒂和CNR-IOM德谟克利特指出
杂质，如一个氢氧化钾代替H2O，事实上是众所周知的，允许有序过程成核，冰在非常低的温度下变得有序和铁电，尽管只是部分和缓慢
“冰法则”再次被怀疑是这一过程缓慢的背后原因，但具体是如何运作的并不为人所知
阿根庭的IFIR-UNR的豪尔赫·拉萨夫和塞尔吉奥·科瓦尔都是ICTP的准会员，他们一起设计了一个理论模型和策略来解释纯冰和掺杂冰的行为
“根据这个模型，”科学家解释说，“一旦杂质被引入初始的非平衡低温无序状态，它就作为有序相的种子，但以一种特殊的方式:不是杂质周围的所有‘士兵’都开始寻找正确的方向，而是只有杂质前面或后面的那些
因此，在这个过程的最后，只有排内的一连串士兵会被命令
“这种高度非典型的过程具有许多特征，可以解释真正的掺杂冰中铁电有序的缓慢和不完全开始
“虽然这项研究目前仅限于大块冰，”托萨蒂和莱奥总结道，“强调的机制可能会扩展到冰的表面，在那里一串有序的质子可以在低温下成核，解释了一个长期以来已知的少量局部铁电极化，这种现象也提到了可能与星际空间中冰粒子的聚集有关
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