科學家確認第19種類型的冰的晶體結構
據外媒報導,由於原子在材料中有多種不同的排列方式,所以冰可以以比人們所熟悉的ice I的更多形式存在。實際上,科學家們已經將18種不同類型的冰分為了一類,它們每種都有自己獨特的晶體結構,現在又增加了一種名為ice XIX的類型。
Ice I指的是我們在地球上看到的形成冰和雪的冰,是大家在我們星球表面–除了實驗室意外–唯一找到的一種冰類型。其他形式的冰如ice VI和ice VII已經在地球地幔深處被發現,它們被鎖在金剛石內部,其他類型的冰則可以在其他行星、衛星或太空中發現。
這些不同類型的冰在不同壓力和溫度下形成,不同條件意味著氧原子、氫原子和水分子不同的排列方式。來自奧地利因斯布魯克大學的科學家們對這一過程進行了多年的實驗,對通常在高壓下形成的ice VI的過程進行了調整以觀察結果。
幾年前,科學家通過減緩冷卻過程和進一步增加壓力取得了突破。這種方法可以形成不同類型的冰,其以不同的氫原子排列方式為特徵。
“我們當時發現了明確的證據證明它是一種新的有序變體,但我們無法闡明晶體結構,”這項研究的論文作者Thomas Loerting說道。
之後,Loerting和他的同事們繼續研究這種被稱為ice XIX的新形式冰,現在他們已經通過一種稱為中子衍射的技術確認了它的晶體結構。該團隊將這比作大海撈針,他們必須在數千個候選晶體中進行分類然後才能找到正確的晶體結構。日本另一個研究小組在另一個單獨的實驗中也證實了這點。
這可能是科學家確認的第19種類型的冰,但這一發現預示著一個重要的第一次。研究人員發現,Ice XIX跟XV有著一些驚人的相似之處,儘管氫原子的排列方式不同但它們的氧晶格卻是相同的。研究人員稱,這使得ice XV和ice XIX成為了冰物理學中第一對兄弟。
Loerting表示,這也意味著,人類首次可以在實驗中實現兩種有序冰形式之間的轉換。