早在惠利之前，實驗室中的科學家就開始行動了 。例如模仿水冷凝結冰，凍結納米液滴、離解氣體水合物、納米孔中水冷凍結冰等各個實驗條件被反復摸索，再對實驗樣品做X射線衍射或者中子衍射等晶體結構分析 。雖然很多實驗科學家聲稱獲得了單晶的立方冰，但遺憾的是，實驗用來標定晶體結構的衍射數據中 ， 總是有或強或弱的六角冰的信號 ?？茖W家要的信號是至純至簡的，容不得半點毛刺 ?；诋斍暗睦碚撜J知和已取得的大量實驗數據，自然界最常見的冰Ⅰ對應的晶體結構進入了最激烈的討論中 。這種對于實驗數據的反思和爭議，最初是由2012年一個科學家正式提出的，他認為以往通過各種方法制備獲得的“立方冰” ， 并不具有金剛石的立方結構，而是展示了一種特殊結構——“堆垛無序冰” 。
立方密堆積和六角密堆積，就像是碳同樣擁有的金剛石立方結構和六角結構 。地球環(huán)境中最常見的冰和碳 ， 再一次展示了結構組裝的相似性 。但相比于碳的晶體學探測，冰的晶體學實驗探測擁有巨大的障礙——冰放在手里怕化了，放在嘴里怕化了 ， 放在晶體測量設備里更怕化了；此外，立方冰和六角冰的差別極?。?僅僅是堆積方式略有不同 。當前的理論也告訴我們，不同形態(tài)晶體共存的可能性不大，我們看到的晶體似乎都是單一的、最穩(wěn)定的一種晶型 。因此 ， 在當前的背景下，對立方冰結構的質疑和爭議，就屬于公說公有理、婆說婆有理 。
面對這個曠日持久的爭議問題 ， 中科院物理所白雪冬課題組與中科院物理所/北京大學王恩哥院士迅速組建團隊 ， 利用具有超高空間分辨的原位透射電子顯微鏡，結合無損探測的低劑量成像相機，從頭到尾的觀察冷凝結冰的全過程，發(fā)現了立方冰和六角冰的競爭生長 。而且在最初始階段，立方冰更占優(yōu)，但最終尺寸較??，六綕擓结晶?nbsp;， 但生長會更快 。這些直觀的實驗數據，為立方冰是否存在提供了確鑿有效的實驗證據 。這種少見的多相競爭生長現象，在拓寬了理論認知的同時 ， 也解釋了為什么之前的衍射實驗中得到的樣品很難是單晶相 。
關于立方冰的爭議，充分展示了我們對大自然科學認知的曲折過程 。科學爭議的討論和解決，也充分展示了科學儀器發(fā)展的重要性 。當前的冰研究依然謎團重重，但我相信在科學技術和理論研究的攜手發(fā)展下 ， 問題終將迎刃而解 。
（作者系中國科學院物理研究所副研究員、立方冰科學進展主要完成人之一）
王立芬 來源：中國青年報
責任編輯：邱晨輝,張蕾
來源：中國青年報
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