近日，我校赖远明院士作为通讯作者的研究成果，以“Two-dimensionalbilayerice in coexistence with three-dimensional ice without confinement”为题在Nature子刊Nature Communications上在线发表，重庆交通大学未来土木科技研究院为共同完成单位。
结冰在各种物理化学过程中扮演着重要角色。尽管二维冰的形成需要纳米级限制，但在无限制条件下二维双层冰与三维冰共存的现象仍未被充分揭示。
本研究确定了一个关键的表面能参数，用以表征固-液界面的相互作用。当该参数超过临界值时，二维冰和三维冰可以在表面上共存。通过捕捉亚稳态边缘结构的生长和融合过程，研究揭示了二维冰的生长机制，并预测了温度、压力与能量参数之间的相图，以区分液态水、二维冰和三维冰。此外，共存冰的除冰特性表明，冰的粘附强度与冰-表面相互作用能与冰温度的比值呈线性关系。
图1 二维冰与三维冰共存生长特性
对于气-固相转变，预测了温度与能量参数的相图，以区分气体、液态水、二维冰和三维冰。本研究为纳米尺度下冰的独特结构和动态演化提供了全新视角，并为未来实现共存冰的实验提供了宝贵指导。
图2 气体压力对二维-三维冰生长特性的影响
（原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50187-2）
