发现奇怪四面构造的第19种水冰刷新人们的传统认知

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2021-3-12 13:43 上传


今朝,迷信家确定了第19种模式的水冰物资,这种稀有冰的奇怪四面晶体现被称为“冰19”,是在超高温和超低压前提下造成的。
冰19仅存在于试验室,但研讨职员表现,该物资揭晓了更多对于其他模式的冰,这些冰可以在地幔深处以及十分凛冽的行星和卫星外表得到。该项研讨担任人、奥天时因斯布鲁克年夜学物理化学传授托马斯·洛尔汀称,要对一种新冰模式进行定名,咱们必要确实阐明它的晶体构造,这象征着要找出最复杂的晶体重覆构造,一切原子位于该构造何处地位,以及该晶体构造对称性是什麽样的?只有相识以上全体环境,咱们能力对该冰晶体定名,当初咱们将它定名为冰19。

  2月18日,洛尔汀和共事在《自然通信杂誌》上颁发研讨申报描写了这种新模式冰构造,与此同时,日本研讨职员也进行研讨证明了该发现。

  新冰模式

  简直每团体都熟识标致的六面雪花,它们反映了造成水冰晶体中氧子的六边形分列,但规定的六面冰晶——“冰1”,理论上仅是多种冰形状之一,它被称为多晶型,直到近期,人们才正式确认了18种分歧形状的水冰,虽然在地球上仅有六面冰是罕见的,尽管冰看起来很复杂,但它是覆杂的构造。例如:在六面冰晶水分子中,仅有氧原子能造成六面冰晶构造,这使“冰1”在冰术语中成为“无序”或许“被毁坏”的冰晶,这种无序冰的个性之一是它们在压力下可以变形,这便是冰川流动的起因。

  相比之下,冰的其他几种形状中的氢原子也有本人的晶体形式,它们被称为“氢序”或许H序,与无序冰晶分歧的是,H序十分脆,会碎裂,而不是变形

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这是冰6的模子,赤色和蓝色的年夜球体代表氧原子,小球体代表氢原子。
  在这些前提下,最新发现的冰19模式上是“H序”冰晶,现实上,这是一种无序冰的H序模式,也被称为“冰6”,它存在随机类型的氢原子,冰6还有另一种H序多形性——“冰15”,它的氢原子分列完整分歧。
  洛尔汀说:“冰6、冰15和冰19在密度方面都十分类似,由于它们共享雷同的氧原子网络,但它们在氢原子的地位上却不雷同,这是初次发现冰的多晶型之间存在如许的关系,它可以使试验成果在两种形状之间完成转换。”
  晶体构造
  洛尔汀的研讨团队在3年前的试验中初次制作出冰19,通过将冰15冷却下降至零下170摄氏度,并将压力年夜幅进步至2吉帕斯卡。但他们对冰晶构造的细节无所不知,直到他们可能通过一种叫做中子衍射的进程进行阐发,该进程可以通过反命中子流来提醒资料的原子构造,并查看由此发生的衍射图样。
  在正常环境下,中子衍射必要用含有额定中子的重水,来代替样本中的水,但洛尔汀表现,纯重水不得当冰19试验,由于它解冻的速率要慢好多,这一突破是在重水中退出一小部门一般轻水,发生的水可以迅速解冻,但仍旧许可中子衍射。
  洛尔汀解释称,水冰构造是研讨氢键自然属性的症结,这一点咱们还没有完整懂得,这关于相识宇宙天体也是至关紧张的,例如:体积庞年夜的冰巨星天王星和海王星,以及木卫二、木卫一和木卫三,在这里或将发现其他冰晶形状。
  在天体物理学中,洞察冰相的密度和属性,懂得这些地外天体的冰地幔或许冰核的构造特徵,长短常乏味的事情。
  以后还有许多冰的多晶型构造,冰19将成为奥天时因斯布鲁克年夜学自上世纪80年月以来发现的第6种冰多晶型,洛尔汀愿望和研讨团队将来能发现新的水冰模式,他说:“寻觅冰20的比赛现已拉开帷幕,我愿望我的研讨小组可能颁发最新发现!”

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