水是萬物之源，然而從地球環(huán)境到人類肺部功能，地球上許多與水有關(guān)的重要過程都只發(fā)生在水滴表面。數(shù)十年前，科學(xué)家預(yù)測水在過冷條件下會分離成2種不同液體，現(xiàn)在一項新證據(jù)表明，過冷水確實能從一種液體轉(zhuǎn)變成更稠密的液體，經(jīng)歷“液-液相變”而不是變成固體或氣體。
1992年，波士頓大學(xué)研究人員首次提出“過冷水”存在隱藏的“液-液相變”狀態(tài)，只不過水在低溫條件傾向凍結(jié)成固態(tài)冰而不是另一種液體，因此要證明這種相變具有一定挑戰(zhàn)性，科學(xué)界對于液-液相變?nèi)匀恢跎佟?/p>
現(xiàn)在，來自伯明翰大學(xué)與羅馬第一大學(xué)的研究人員們通過計算機(jī)模擬，成功在微觀層面區(qū)分2種液體的特征，表明水可以從一種液體變成另一種密度更大的液體。
團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，高密度液體中的水分子會形成拓?fù)?/a>復(fù)體（topologically complex），比如三葉結(jié)或Hopf鏈環(huán)，以類似椒鹽卷餅的形狀糾纏，相較之下，低密度液體中的水分子大多形成簡單的環(huán)。
此外這種結(jié)是短暫現(xiàn)象，會隨著液體環(huán)境變化而交換糾纏，表明高壓低溫環(huán)境下的液態(tài)水性質(zhì)，應(yīng)該與地球表面任何晃動的水完全不同。進(jìn)一步了解水和其他液體在過冷條件下的拓?fù)湫袨?，能幫助科學(xué)家厘清極端環(huán)境中的材料狀態(tài)，比如行星深處。
新論文發(fā)布《自然物理學(xué)》期刊。
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