耶鲁大学 学分:耶鲁工程和应用科学学院 在纳米尺度上，水以各种方式结冰，但并不是所有的方式都被完全理解
除了其他好处，更好地处理这些过程可能意味着天气预报的重大改进
为此，化学与环境工程助理教授阿米尔·哈吉-阿克巴里的实验室致力于研究一种被称为接触冻结的特别快速的过程，在这种过程中，大气中的过冷(低于冰点，但未冻结)液滴与成核粒子碰撞，成核粒子是一种促进与之接触的液体冻结的粒子
冷冻发生的速度比浸没冷冻快得多——浸没冷冻是一种更常见的现象，当温度降低时，成核颗粒已经在液滴内部
该结果最近发表在《美国化学学会杂志》上
接触冷冻为什么会如此迅速地发生一直是科学家们的一个长期问题
科学家一度认为冻结是由碰撞引起的短暂效应引起的
后来的一种理论认为，接触线加速了冻结
这时一个粒子暴露在物质的三个阶段——气态、液态和固态粒子中
然而，实验表明这两者都不是答案
最近的研究表明，当两个粒子的表面非常接近时，冻结就发生了
哈吉-阿克巴里用他最近开发的一种技术测试了这一点，这种技术被称为跳动的前向通量采样，它可以准确地解释系统的进展，例如冰或雪的形成，即使模式可以在短时间内发生显著变化
通过这样做，他的研究小组证明了表面的接近足以引起冻结，但只是在某些情况下
具体来说，只有当液体易于表面冻结时，才会发生这种情况
“我们展示的是，为了让这种更快的成核发生，汽-液界面附近的冻结也必须更快，即使这个液滴内没有粒子，”他说
事实上，他们表明这种成核作用在表面冷冻液体的超薄薄膜中发生得更快
哈吉-阿克巴里说，他们用于这项研究的理论方法可以用来理解其他冻结过程，从而获得更好的天气预测信息，并为材料科学家提供有价值的见解
“这些冻结事件的几个组成部分还没有被很好地理解，包括接触冻结，”他说
“因此，我们工作的下一步是能够建立更好的模型，这可能导致更准确或更可靠的预测
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