在低溫環(huán)境下，水汽會在空中凝華形成各種各樣的雪花（圖片來源：pixabay）

　　在科研領域，實驗人員會希望擁有一種新的技術，能夠對于保存在冰中的生物標本進行精密解凍。很多情況下，他們總擔心在解凍過程中，由于不夠細致的操作，會導致整個生物標本出現(xiàn)無法挽回的損壞。如果新技術能夠以一種便捷、高效、準確的方式對冰塊進行處理，那么這些問題也就迎刃而解。

　　受到雪花形成原理的啟發(fā)，科學家認為，也許某些外界條件能夠改變水分子的排列結構。我們知道，在低溫環(huán)境下，水汽會在空中凝華形成各種各樣的雪花。這些結晶體大多是六角形，具體的結構會因為溫度等因素的不同而出現(xiàn)不同的變化。類似地，特殊頻率的光照或許也能起到改變水分子結構的作用。

　　最近，來自以色列耶路撒冷希伯來大學的物理學家希望利用紅外光構建一種特殊的水分子結構。這項研究的結果已經發(fā)表在《科學·進展》雜志上。研究人員發(fā)現(xiàn)，在冰水混合物中，冰比水吸收到更多熱量的時候，就會產生奇妙的現(xiàn)象，水分子會形成一種迷宮狀的結構。在特殊頻率光照的選擇中，由于冰晶相對于液態(tài)水更容易吸收紅外光，因此紅外光正是此次實驗中改變水分子結構的主要工具。

紅外光所產生的熱量會在冰晶中形成孔洞（圖片來源：參考文獻）

　　蔗糖可以減緩水分子的運動，使得之后的變化更容易被觀察到。于是，研究人員將糖水放置在冰晶和水可以共存的溫度條件下，糖水中加入13微米厚的冰晶，然后通過紅外光對其進行照射，整個過程保持恒溫。當調節(jié)紅外光到合適的頻率后，冰晶就會吸收一部分紅外光，吸收的程度大約要比水多出三倍。紅外光所產生的熱量會在冰晶中形成孔洞，如同雕刻一般繪出具體的圖案。經過一個小時左右，當這些孔洞相互連通后，冰晶內部就出現(xiàn)了類似于迷宮的形狀。而根據(jù)照射條件的不同，水分子內也形成了各式各樣不同的“迷宮”。

　　研究人員緊接著通過不同濃度的糖水，來測試可能影響迷宮形狀出現(xiàn)的幾個因素。另一方面，他們還通過加入不同份量的墨水，進一步對各個結果進行比較。實驗現(xiàn)象表明，純水環(huán)境下或是加入低濃度的墨水都會阻礙上述“迷宮”現(xiàn)象的產生。最終，研究人員得出結論，冰和水對紅外光的差異吸收正是水分子結構發(fā)生改變、形成不同迷宮圖案的原因。

紅外光的波長比微波更短，其作用的對象則主要是冰，而不是水（圖片來源：pixabay）

　　通過這項研究發(fā)現(xiàn)，人們可以創(chuàng)造出完全不亞于雪花多樣性的觀賞性成果。利用不同的環(huán)境條件，實驗室可以設計和制造出各式各樣的“水迷宮”。并且，這項研究也正好提供了一套精密解凍的方案。利用紅外光照射形成孔洞，能夠盡量避免傳統(tǒng)解凍過程中可能對生物標本本身造成的損壞。

　　這種技術的優(yōu)勢可以與我們日常生活中常見的微波解凍進行比較。微波解凍是作用在水本身上面的機制，通過讓水分子之間相互碰撞、摩擦生熱來達到解凍的目的；而紅外光的波長比微波更短，其作用的對象則主要是冰，而不是水。這種技術作為解凍就如同抽絲剝繭一樣，能更加完整地取出冰凍物。

　　新的發(fā)現(xiàn)總會為我們帶來新的可能性，或許未來這項技術還會有更多意想不到的應用。



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