过冷水分子动力学模拟。

图片来源：美国科学促进会网站

科技日报讯 （记者刘霞）美国加州大学圣迭戈分校和意大利罗马大学的科学家，借助超级计算机的强大模拟能力，发现液态水在特定的高压和低温下，会展示出高密度和低密度两种不同的液相。相关论文发表于最新一期《自然·物理学》杂志。

大多数液体都是均质的，它们一起流动，无法将两个液体分子区别开来。水在大多数情况下也是如此。然而在1992年，科学家提出一个理论：在一定的温度和压力下，液态水会达到一个临界点。在这一临界点上，它将不再是均匀的。

1992年的模拟很粗糙，但随着计算机技术的飞速发展，科学家能做出更详细、更准确的模拟。在最新研究中，研究团队运用机器学习技术和算法，创建出了与实验测量结果高度吻合的水分子模型。他们在超级计算机上对这些模型进行了长达两年的模拟。结果显示，在-75.1℃和1250倍大气压这一临界点上，液态水自动分离成高密度和低密度两种状态。

最新研究为人们长期怀疑但从未直接观察到的现象提供了迄今最准确的预测。随着技术的不断发展，团队希望这一成果可被用于日常温度和压力下，设计出与水具有类似特征的合成液体。这种能从低密度向高密度转变的液体，行为与多孔海绵相似，可用于捕获污染物或帮助水脱盐。

团队坦言，目前在实验室中重现上述条件，创造出液态水的这种分离状态，仍面临极大挑战。不过，纳米液滴技术提供了一条有效途径，它可产生微小水滴，并通过表面张力产生高内压，为通过实验证实这一现象带来了希望。