過冷水分子動力學模擬。圖片來源：美國科學促進會網站

美國加州大學聖迭戈分校和意大利羅馬大學的科學家，借助超級計算機的強大模擬能力，發現液態水在特定的高壓和低溫下，會展示出高密度和低密度兩種不同的液相。相關論文發表於最新一期《自然·物理學》雜志。

大多數液體都是均質的，它們一起流動，無法將兩個液體分子區別開來。水在大多數情況下也是如此。然而在1992年，科學家提出一個理論：在一定的溫度和壓力下，液態水會達到一個臨界點。在這一臨界點上，它將不再是均勻的。

1992年的模擬很粗糙，但隨著計算機技術的飛速發展，科學家能做出更詳細、更准確的模擬。在最新研究中，研究團隊運用機器學習技術和算法，創建出了與實驗測量結果高度吻合的水分子模型。他們在超級計算機上對這些模型進行了長達兩年的模擬。結果顯示，在-75.1℃和1250倍大氣壓這一臨界點上，液態水自動分離成高密度和低密度兩種狀態。

最新研究為人們長期懷疑但從未直接觀察到的現象提供了迄今最准確的預測。隨著技術的不斷發展，團隊希望這一成果可被用於日常溫度和壓力下，設計出與水具有類似特征的合成液體。這種能從低密度向高密度轉變的液體，行為與多孔海綿相似，可用於捕獲污染物或幫助水脫鹽。

團隊坦言，目前在實驗室中重現上述條件，創造出液態水的這種分離狀態，仍面臨極大挑戰。不過，納米液滴技術提供了一條有效途徑，它可產生微小水滴，並通過表面張力產生高內壓，為通過實驗証實這一現象帶來了希望。（記者劉霞）

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