一项研究冰是如何从纯净水中形成的新研究发现，水的表面几何形状可能会影响它是否会冻结，这表明表面几何在冰的形成过程中起着重要作用。更好地了解冰的形成可能会产生从运输安全到食品生产的影响。

冰通常在花粉或灰尘等颗粒周围形成，但超纯水可以保持在-40摄氏度的液体中。因此，超纯水所处的表面会对冰晶的形成产生很大的影响。然而，没有成功的理论来预测哪种材料擅长形成冰。

使用计算机模拟，乔治华盛顿大学的研究人员发现冰形成最有效的楔形，包含45度或70度角，可能是因为它允许水分子以有助于形成冰格的方式排列。因此，具有这些微小角度的纹理表面将在具有不同几何形状的表面之前冻结。在此突破之前，没有其他模型能够帮助预测哪个表面几何形状可能触发冰的形成。

“对于我们来说，通过70度楔形加速冰的形成并不是很令人惊讶，因为它完全符合冰的结晶顺序，”土木与环境工程副教授兼论文的通讯作者李天舒说。 。“当我们发现45度楔形物在催化结冰方面几乎同样有效时，真正令人惊讶。”

研究小组发现，45度楔形物促进了不完美冰晶的形成，其中含有一种称为拓扑缺陷的物质。材料中的拓扑缺陷是不完全均匀结构的不规则区域。

“一旦形成这样的缺陷，它就可以促进周围常规冰的生长，”李博士说。

这是一项研究首次提供关于缺陷在晶体形成中的明确作用的明确理论证据。

虽然结冰是日常现象，但冷冻过程却知之甚少。研究人员希望通过将计算机模型的研究应用到物理实验室进行进一步测试，为更好地理解冰晶的形成和生长做出贡献。

通过了解如何控制冰晶是否形成或生长，研究人员有可能影响从停止冰生长的飞机表面到品尝更好的冰淇淋的各种事物。