张欣芳 张育新

众所周知，冰是水在自然界中的固体形态，它是由水分子有序排列形成的硬而脆的晶体，当它受到拉伸时，会破裂而不是弯曲，从而产生雪崩、冰川滑移、冰害等自然现象。目前，已有大量的实验证明，冰的理论弹性应变①很低，最大弹性应变只有0.3% 左右，一旦超出这个值就会发生破裂，而且冰的实际应变值远远低于理想情况下的值。

而我们对冰的认识也存在一定的局限性。冰在全球陆地表面上占据的体积共有26660000立方千米，相当于24000000立方千米的水。这足以证明，冰是地球上储量最丰富、最普遍的物质，它在环境学、生命科学、物理化学等领域有着举足轻重的作用。从古至今，科学家们对冰的研究和探索从未停止，尤其是在过去的几个世纪，他们采用光、电、力等手段，对冰的性质、应用范围及能力进行了一系列探索，从冰的高压相、二维结构的新形态，到电子束光刻等应用探索，很大程度上提高了对冰的认识和应用能力。

那么，怎样才能弥补冰由于实际的弹性应变极限低而存在的结构缺陷呢？据研究发现，培养非常薄、可弯曲的冰微光纤能够使其保持弹性，并且可以有效地傳输光。由于冰的分子结构发生相变需要数千个大气压力以上，所以科学家们需要利用特殊的设备来进行实验。他们在冷冻电镜中心提供的低温条件下，改进了电场诱导冰晶制备方法，制备出了800 nm～10μm 的冰单晶微纳光纤，并利用低温微纳操控和转移技术，使冰微纳光纤在氮气环境下可以运动并能精确操控。……