根据一项新实验,有争议的冰变体毕竟可能存在于自然界中
在分子水平上,水冰可以由多种结构形成。 虽然它们在总体外观上都非常相似,但它们特性的差异意味着凝固的 H 的排列不同2O 也可以做出不同的反应和行为。
其中一种相称为立方冰,它是正在进行的科学争论的主题。 事实上,一些研究人员甚至质疑它是否真的存在。 之前有过的冰被描述过因为大部分立方体实际上可能是包含其他更常见类型的冰的混合物。
在一项新的研究中,来自中国科学院 (CAS) 和其他机构的科学家声称已经创造出相当纯净的立方冰? 或 Ice Ic,这是它的技术术语。 这些发现可能会对各个方面产生影响到材料科学。
“关于水是否可以冻结形成立方冰,这是一个长期存在的争论?这是普通六方冰相空间中目前尚未描述的相,”写研究人员在他们发表的论文中。
冰的相由环境条件决定 ? 例如温度和压力? 当它形成时,它们就在发挥作用。 在立方冰中,水分子和冰晶排列成立方体图案,因此得名。
使用一种称为透射电子显微镜的技术(透射电镜),研究小组观察了二维碳片上形成的冰,称为在非常低的温度下。 TEM 使用电子束及其反应在分子尺度上对物体进行成像。
形成的冰主要是立方体冰,旁边还有少量更规则的六角形冰(Ice Ih)。 研究小组表示,形成的两个冰相可能会给科学家提供线索,解释为什么立方冰在过去的实验中没有正确出现。
“观察到的纯相单晶充分证明了在当前条件下纯相冰 Ic 的异相成核,”写研究人员。
研究小组报告说,没有观察到立方冰和六角形冰之间的转变,并且立方冰在实验条件下保持稳定; 102 开尔文(-171 摄氏度或-276 华氏度)。 这种稳定性过去一直是一个问题。
正如该实验所示,立方冰更有可能在非常冷的温度下形成,远低于您家用冰箱所能承受的温度。 这意味着了解它对于研究高层大气中的冰、用于低温保存的冰等至关重要。
案件还没有完全结束,研究人员承认需要进一步调查来确认立方冰的存在和性质? 包括其缺陷如何影响其行为。
“对冰 Ic 缺陷的结构和动力学的检查为在分子水平上理解冰的可塑性提供了关键的一步,”写研究人员。
该研究发表于自然。