Nature ハイライト

Cover Story：溶ける瞬間：結晶欠陥対が偶然に隔離されると、氷から水への移行が始まる

2013年6月20日 Nature 498, 7454

氷の融解過程は、欠陥がある箇所や表面付近、つまり結晶構造が液体水に比較的転移しやすい箇所から始まるのが普通である。融解のきっかけとなるそのような場所が存在しない場合には、均一なバルク氷の内部で熱運動によって自発的な核形成が起こると考えられる。しかし、こうした相転移の分子レベルでの機構が本当はどのようなものなのかは、十分には解明されていない。今回、望月建爾（総合研究大学院大学）たちは、分子動力学シミュレーションを行って、欠陥対が空間的に分離して構成要素となる段階が極めて重要であることを明らかにしている。最初の欠陥対形成は容易でしばしば見られるが、欠陥が維持され、成長し、氷が急速に液体水に変わることができるのは、周囲の水素結合ネットワークが偶然に破壊され、欠陥対の分離が起こった場合のみである。表紙イラストは、結晶構造中に液体水が出現する様子を描いている。