Ученые открыли новую экзотическую форму льда

Три года назад химики нашли доказательства существования новой разновидности льда. К тому времени было известно 18 видов кристаллического льда. Теперь команда сообщает об выяснении кристаллической структуры XIX с помощью дифракции нейтронов.

До сих пор было известно 18 кристаллических форм льда, которые различаются расположением атомов. Однако, строго говоря, это на самом деле не идеальные кристаллы, а неупорядоченные системы, в которых молекулы воды случайным образом ориентированы в разных пространственных направлениях. Типы льда, известные как полиморфы, образуются в зависимости от давления и температуры и обладают очень разными свойствами. Например, их температуры плавления различаются на несколько сотен градусов по Цельсию. Ученые сравнивают виды льда с алмазом и графитом, оба из которых сделаны из чистого углерода.

Теперь их стало 19. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

В снежинках или кубиках льда из холодильника атомы кислорода расположены гексагонально. Эта форма называется лед I. На поверхности Земли других форм льда нет, хотя в лабораторных условиях, меняя температуру и давление, ученые получают и другие его кристаллические модификации — полиморфы.

Формы льда VI и льда VII под высоким давлением обнаруживаются в виде включений в алмазах и поэтому были добавлены в список минералов Международной минералогической ассоциацией (IMA). Многие разновидности водяного льда образуются на просторах космоса при особых условиях давления и температуры. Они встречаются, например, на небесных телах, таких как спутник Юпитера Ганимед, который покрыт слоями льда различных видов.

Изменив условия кристаллизации льда VI, а именно замедлив процесс охлаждения и увеличив давление примерно до 20 килобар, авторы получили модификацию с новым расположением атомов водорода — лед XIX.

«В то время мы нашли четкие доказательства того, что это — новый упорядоченный вариант, но мы не смогли тогда выяснить его кристаллическую структуру», — объясняет руководитель исследования Томас Лоэртинг (Thomas Loerting).

В текущем исследовании авторам удалось это сделать, причем с помощью метода нейтронной дифракции, который считается золотым стандартом определения кристаллической структуры. Для этого среди результатов нескольких тысяч измерений потребовалось найти лучший вариант структуры.

Лед XV и лед XIX представляют собой первую родственную пару полиморфных разновидностей льда, у которых решетка кислорода одинакова, но порядок расположения атомов водорода отличается.

Источник: hightech.fm



Добавить комментарий