科學家找到新方法，讓水在接近絕對零度時也不會產生冰晶

我們都知道製作冰塊是怎麼回事：將水倒入容器放入冰庫，不久後水會結晶變成冰塊，此時如果你仔細觀看冰晶結構，便會發現水分子排列成規則的三維晶體結構，相較之下，水中的分子則無序，這也是水為什麼能流動的原因──但這是指在正常情況下。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）和蘇黎世大學（University of Zurich）團隊近期找到一種方式，能讓水在極低溫時也不會形成冰晶，即使接近絕對零度的溫度，也能保持液體的非晶特徵。

第一步，研究人員設計並合成一類新的脂質（lipids），並用它創造稱為中間相脂質（lipidic mesophase）的「柔軟」生物物質，在這種材料中，脂質會自發性聚集並形成膜，表現方式就與天然脂肪分子十分相似。

這些膜會均勻排列，形成直徑小於 1 奈米的連接通道網路，由於通道過於狹窄，沒有空間讓水分子形成冰晶，因此即使在極低溫度下水分子仍然無序。

刊載於《自然─奈米技術》（Nature Nanotechnology）期刊的研究報告中，團隊使用液態氦將中間相脂質組合溫度降至 -263°C，而這只比絕對零度高 10 度的溫度中，水只是變得像「玻璃」一樣，冰晶依然沒有形成。

ETH Zurich 食品與軟材料實驗室 Raffaele Mezzenga 教授指出，過程中關鍵因素是脂質與水的比例，混合物的水含量決定了中間相脂質會產生幾何形狀變化的溫度。舉例來說，如果混合物含 12% 水，中間相結構會在約 -15°C 時從立方迷宮轉變為層狀結構。

正常的冷凍過程，當冰晶形成，通常會破壞並損毀膜和關鍵大型生物分子，這也讓科學家在研究與脂質膜相互作用時難以確認結構和功能，而團隊使用的新方式正好能保留分子的原始狀態，解決過去面臨的問題。

Mezzenga 強調，團隊的主要目標是為研究人員提供新工具，促進低溫下分子結構的研究，最終理解生命的兩個重要組成：水和脂類，在極端溫度條件和幾何限制條件下如何相互作用。但當然，在任何需要防止水凍結的場合，這種新型柔軟物質也仍有潛在應用可能。

「我們的研究為未來項目鋪平了道路」。

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