近日，我院水结冰机制创新团队在异相结冰机理研究方面取得重要研究进展，相关成果以 “Largest Smooth Interfacial-Water Domains Predict Heterogeneous Ice Nucleation on Rough Surfaces” 为题，正式发表在国际权威期刊 The Journal of Physical Chemistry B（中科院二区）上。

水的结冰过程广泛存在于自然界和工程技术领域，在气候变化、航空航天、防结冰材料设计等方面具有重要影响。然而，真实材料表面普遍存在的纳米尺度粗糙结构如何影响结冰起始过程，一直是结晶物理和界面科学中的关键科学问题。围绕这一问题，创新团队基于分子动力学模拟方法，系统研究了不同纳米粗糙表面对异相冰成核行为的调控机制。

研究发现，材料表面的平均粗糙度并不能直接决定其促冰或抑冰能力。冰的成核更倾向于发生在表面上能够形成足够大、平滑且有序的界面水结构区域。研究团队提出，界面水中“最大局域平滑水结构域的尺度”可以作为预测表面结冰能力的关键描述符。当该平滑水结构域的横向尺度超过临界冰核尺寸时，异相成核才能有效发生；而原子级突起、空穴等缺陷会破坏界面水的有序排列，从而抑制冰的形成。

该工作从界面水结构而非基底几何形貌本身的角度，揭示了粗糙表面调控结冰行为的微观物理本质，为解释不同实验和模拟工作中关于表面粗糙度作用的分歧提供了统一认识。同时，该研究也为防结冰材料和促冰材料的理性设计提供了新的理论依据和判据。

论文第一作者和通讯作者为我院教师张传彪，合作者包括中国科学院大学相关研究人员。本研究得到了山东省高等学校青创科技计划、山东省自然科学基金等项目的资助。

该成果的发表，体现了我院在界面物理与计算材料科学方向的持续积累与创新能力提升，为相关学科建设和高水平科研成果培育提供了有力支撑。