林雪 普通话瓯网讯 （记者 周大正） 在动画片《冰雪奇缘》里，冰雪女王手指一挥施魔法，瀑布就凝结出束束冰柱；水到底是如何结成冰的？物理学家对此谜题的百年猜想有新进展。
昨天，英国《自然》（Nature）在线刊发中国科学院大学物理学院、温州研究院双聘教授周昕与工业大学白国英博士、中国科学院化学所王建君研究员团队合作的论文《用氧化石墨烯纳米片探测冰形成所需的临界核大小》 ，首次水结冰过程中存在临界冰核，给出临界冰核的尺寸和过冷温度的关系，揭秘水结冰发生的微观机制。
水在0℃以下发生结冰，称为相变。水结冰相变是自然界中非常普遍的现象，它潜移默化地影响着地球上的气候、地质及生命，还在化学工业、低温生物学、材料科学等领域发挥着重要作用。统计物理的创始人之一吉布斯百年前提出相变的“经典成核理论”，认为水结冰相变需经过一个成核过程：水过冷时可以形成小冰核，但这些小冰核不稳定。经过长时间等待，某个冰核的尺寸偶然增长到超过一临界值后，该冰核将自发快速长大，水结冰相变发生。此过程中临界尺寸冰核（临界核）的形成是关键。由于临界核尺寸小（几纳米）、寿命短（小于纳秒），并且是偶然的小概率事件，实验上一直没有直接它的存在以及测量其特征。
《自然》是世界上最早的国际性科技期刊，也是世界上最权威的科学之一。周昕教授是该论文共同通讯作者。他2012年入选中国科学院“百人计划”，今年五月被聘任为国科大温州研究院双聘教授。周昕介绍说，该研究为实现人为控冰应用提供重要理论，比如通过调控冰晶形成和生长可以提高冷冻保存的细胞组织等的复苏效率、也可提升冷藏食品的保鲜度。
今年5月，国科大温州研究院正式启动运行，已建成16支科研团队，从哈佛大学、剑桥大学等引进博士后10余人、优秀博士硕士30余人。