水結冰後，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(ge) 嚴(yan) 肅的科學問題：製造一個(ge) 最小的冰晶需要多少個(ge) 水分子？

　　由於(yu) 晶體(ti) 被定義(yi) 為(wei) 分子在三維空間呈周期性重複排列的固體(ti) ，因此，人們(men) 未必能夠將任何粘連在一起的一小團分子集群稱為(wei) 晶體(ti) 。

　　而且，這一觀點尤其適用於(yu) 水：當水溫降低凝結成冰後，那些將水分子鬆散地束縛在一起的薄弱氫鍵會(hui) 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麵），但同時也變得更加剛硬。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麵上。

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

　　該研究小組發現，一個(ge) 特殊的能量吸收峰值出現在激光波長大約達到3.125微米時――這反映出冰的光譜特性，以及僅(jin) 出現在包含超過275個(ge) 水分子的集群中。研究人員將相關(guan) 研究成果發表在了近期的《科學》雜誌網絡版上。研究人員指出，這一數量的水分子能夠產(chan) 生一個(ge) 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(ti) 積。