水結(jié)冰后，分子集群間的距離被拉大。圖片來源：Victoria Buch、Cristoph Pradzynski、Udo Buck

　　這聽起來也許有些像禪宗心印，但它確是一個(gè)嚴(yán)肅的科學(xué)問題：制造一個(gè)最小的冰晶需要多少個(gè)水分子？

　　由于晶體被定義為分子在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體，因此，人們未必能夠?qū)⑷魏握尺B在一起的一小團(tuán)分子集群稱為晶體。

　　而且，這一觀點(diǎn)尤其適用于水：當(dāng)水溫降低凝結(jié)成冰后，那些將水分子松散地束縛在一起的薄弱氫鍵會(huì)把無秩序的分子集群（圖左）間的距離拉扯得更大，最終形成籠子似的排列布局（圖右是新分子集群的橫斷面），但同時(shí)也變得更加剛硬。這種寬敞的晶格也是冰的密度之所以比水低的原因――因此冰能夠漂浮在水面上。

　　為了計(jì)算出形成一個(gè)冰晶晶格所需要的最小分子量，一個(gè)研究小組用紅外線激光器照射了一些能容納80到500個(gè)分子的水分子集群。參與這項(xiàng)研究的科學(xué)家特別注意了這些水分子集群從波長在2.63微米到3.57微米間的激光中吸收了多少能量――在這一波長范圍內(nèi)，激光能使水中的氫氧鍵持續(xù)不斷地伸展和收縮。

　　該研究小組發(fā)現(xiàn)，一個(gè)特殊的能量吸收峰值出現(xiàn)在激光波長大約達(dá)到3.125微米時(shí)――這反映出冰的光譜特性，以及僅出現(xiàn)在包含超過275個(gè)水分子的集群中。研究人員將相關(guān)研究成果發(fā)表在了近期的《科學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上。研究人員指出，這一數(shù)量的水分子能夠產(chǎn)生一個(gè)大小在1毫微米到3毫微米間的微小冰簇――碎冰晶的極限體積。