水是自然界中最奇妙的物质之一。它不仅是生命体赖以生存的重要资源，也是工业生产过程中的重要参与者。人们对水的研究已经进行了几个世纪，获知了其越来越多的物理化学特性。比如普通液态水在0 °C时可以冷却凝固成冰，而纯净的液态水即使在-40 °C环境下也是无法结冰的。很多理论和实验研究普遍认为给纯净的液态水外加电场能促进稳定冰核的形成，从而使水更容易凝固成冰，这一现象被称为电致成冰(Electrofreezing)。此外，将液态水受限至几个分子层的空间内可以自发形成单层冰。由于生物和纳米体系中水往往处于受限状态，并有各种离子和带电蛋白质残基等局部电环境作用，那在室温受限环境中水状态与电场作用究竟有何关系呢？
近期，我校纳米科学研究所郭万林教授研究团队通过大量的理论模拟研究发现，外加一个垂直电场能够促使受限的单层冰发生融化，且融化温度随着电场的升高而逐渐降低。这一现象被命名为电致融化(Electromelting)。他们还发现了融化温度会随着电场强度的升高而逐渐降低，电致融化的现象不受分子之间作用势和水分子极化、部分水分子解离等因素的影响。该研究成果发表在2013年5月的Physical Review Letters.上。
这一反常电致融化现象不仅丰富了人们对受限水的复杂相行为及外场作用下的相变过程的认识，而且对生命科学、纳米科技、除冰技术等都有指导意义。 |
