AI 探索破解水的百年谜团：为何水结冰会膨胀？

7月25日消息来自IT之家, 日本大阪大学在7月6日发布了博文, 其团队借助AI模型去探索水的百年谜团, 进而找到了观察水分子的最佳“透视镜”。

此次研究, 对十六种各异的分子结构描述方式展开了系统性评估, 且成功寻觅到了那枚极精准捕捉水分子于不同温度与压力状况下微观转变的“透视镜”, 进而给出了一个用以理解水结冰膨胀以及过冷水异常行为的统一科学框架。

博文表明, 水是地球表面最为丰富的液体, 然而, 和其他液体不一样, 水结冰的时候会膨胀。当下的理论觉得水的这些异常现象和其微观结构相关联, 温度和压力有所变化这种异常现象也会跟着变, 不过之前缺少系统的表征方案。

大阪大学的副教授金康（Kang Kim）所在团队, 借助AI模型, 严格地开展了对16种分子结构描述方法的性能对比评估, 成功地破解了描述水分子局部次序的评估难题。不仅如此, 还理清了水中竞争液态状态的演变脉络。

针对水冻结发生的现象, 论文报告提出表明, 为实现水的结冰状态, 分子需以一种有序的方式排列, 形成类似冰的结构晶格模样以达成此目的。分子要附着于一个被称作成核位（site）的基底之上, 才能够逐渐演变成固态的形态进而实现转变。而在水中存在的杂质亦或是容器内部壁面出现的划痕, 均可作为这种成核位。

拥有光滑特质并且呈现洁净状态的容器里面, 水能够被冷却到冰点以下的温度却不会凝固, 这样的一种状态被称作是过冷水。有一篇论文提出一种观点, 认为致使水出现反常物理特性的底层机制, 在于过冷水中存在着“高密度液态 即HDL”与“低密度液态 也就是LDL”这两种结构之间的竞争,在温度升高以后, 发生塌缩的HDL结构数量会比处于开放状态的LDL结构数量更多。

相关标签： # AI # 水结冰 # 大阪大学 # 微观结构 # 过冷水