对大量过冷水动态转变现象的观察

《Nature Physics》：Observation of a dynamic transition in bulk supercooled water

超冷水动态转变研究显示，采用红外激光泵和超短X射线探针对微米级蒸发冷却水滴的观测发现233K动态过渡温度，分子动力学模拟验证了该现象。

　　

摘要

过冷水从脆弱状态转变为强状态的过程中，其松弛动力学会从非阿伦尼乌斯（non-Arrhenius）行为转变为阿伦尼乌斯行为。这一转变被用来解释过冷水的异常动态特性。然而，这一转变至今仍未得到完全解释，因为以往针对液态水动力学的超快实验研究受限于温度范围，这些研究中的温度都远高于所假设的转变温度，因为水会迅速结晶。在本次研究中，我们使用红外激光泵和超短X射线探针来测量微米级水滴的结构松弛过程，这些水滴在飞秒到纳秒的时间尺度内通过蒸发方式冷却。实验数据显示，在约233?K的温度下存在一个动态转变点。在该温度以下，松弛动力学不再遵循简单的幂律分布，而是表现出较平缓的温度依赖性。分子动力学模拟成功再现了我们的实验结果。