有争议的冰变体毕竟可能存在于自然界中，根据一项新实验：

在分子水平上，水冰可以由多种多样的结构形成。尽管它们在总体外观上都非常相似，但它们性质的差异意味着凝固 H2O 的不同排列也会发生不同的反应和行为。

其中一个相称为立方冰，它是正在进行的主题科学辩论。事实上，一些研究人员甚至质疑它是否真的存在。以前被描述为大部分立方体的冰实际上可能是包含其他更常见类型的冰的混合物。

在一项新研究中，来自中国科学院 (CAS) 和其他机构的科学家声称创造出相当纯净的立方冰——或 Ice Ic，给它一个技术术语。这些发现可能对从气候变化到材料科学的方方面面都有影响。

[T]关于水是否可以结冰形成立方冰的争论由来已久——这是相空间中目前未描述的相普通六角形冰，”研究人员在他们发表的论文中写道。

冰的相由环境条件决定，例如温度和压力，这些条件在冰形成时起作用。在立方冰中，水分子和冰晶以立方体排列，因此得名。

该团队使用一种称为透射电子显微镜 (TEM) 的技术，研究了在极低温度下在称为石墨烯的二维碳片上形成的冰。 TEM 使用电子束及其反应在分子尺度上对物体成像。

形成的冰主要是立方冰，旁边还有少量更规则的六角形冰 (Ice Ih)。该团队表示，形成的两个冰相可能会为科学家提供线索，说明为什么立方冰在过去的实验中没有正确出现。

Cubic ice formation. (Huang et al., Nature, 2023)

“观察到的纯相单晶充分证明了纯相冰Ic在当前条件下的异相成核， ” 研究人员写道。

研究小组报告说，没有观察到立方冰和六角冰之间的转变，立方冰在实验条件下保持稳定；102 开尔文（-171 摄氏度或 -276 摄氏度）华氏度）。这种稳定性在过去一直是一个问题。

正如这个实验所示，立方冰更有可能在非常低的温度下形成，远低于您使用家用冰箱所能达到的温度。意味着了解它对于研究高层大气中的冰、用于冷冻保存的冰等至关重要。

这个案例还没有完全结束，研究人员进一步承认需要进行更多的调查来确认立方冰的存在和特性——包括其缺陷如何影响其行为。

“对冰 Ic 中缺陷的结构和动力学的检查为理解立方冰提供了关键的一步冰在分子水平上的可塑性，”研究人员写道。

该研究已发表在《自然》杂志上。