Ученым удалось разработать абсолютно новую разновидность льда, которая сохраняет твердое состояние при комнатной температуре. Для этого они подвергли воду сильному сжатию между двумя алмазами под колоссальным давлением — примерно в двадцать тысяч раз превышающим стандартное атмосферное давление на Земле.
Эта новая форма получила название лед XXI — не потому, что была создана в XXI веке, а потому, что это двадцать первая известная науке разновидность льда. Действительно, лед имеет разные типы, так как вода может замерзать множеством способов благодаря уникальной структуре молекул. Два атома водорода в молекуле воды способны образовывать различные кристаллические узоры при замерзании, создавая разнообразные формы льда, иногда с удивительными характеристиками.
Для создания льда XXI исследователи применили устройство, известное как алмазная наковальня, которое использует исключительную прочность алмазов для формирования огромного давления. Молекулы воды сжимались так плотно, что образовали твердую структуру даже при обычной комнатной температуре — примерно 22 .
«С помощью уникальных рентгеновских импульсов европейского лазера на свободных электронах мы выявили множество путей кристаллизации в воде, которая быстро подвергалась сжатию и разжатию более тысячи раз с использованием динамической алмазной наковальни», — делится информацией Геун Ву Ли, специалист Корейского института стандартов и науки.
Для наблюдения за процессом ученые использовали крупнейший в мире рентгеновский лазер — европейский лазер на свободных электронах. Он сканировал образец каждую миллионную долю секунды, фиксируя изменения в структуре воды. В результате было установлено, что при экстремальном давлении вода переходит из состояния высокой плотности в состояние сверхвысокой плотности.
Это открытие может оказать значительное влияние на космические исследования. «Наши данные предполагают, что может существовать большее количество высокотемпературных метастабильных фаз льда и связанных с ними путей перехода, что потенциально открывает новые горизонты для понимания состава ледяных лун», — уточняет Рэйчел Хасбанд, постдокторант из немецкого исследовательского центра синхротронного излучения.
Лед XXI находится в метастабильном состоянии — это означает, что он существует в неустойчивом равновесии и может измениться при малейшем воздействии. Ранее исследователи находили множество способов преобразования воды в лед при низких температурах, когда молекулы движутся медленнее. Однако при высоких температурах, когда молекулы обладают большей кинетической энергией, ожидалось меньшее разнообразие форм льда, что делает это открытие особенно поразительным.
Ученые также ранее обнаружили уникальное состояние воды: одновременно жидкое и твердое.
Фото: hi-tech.mail.ru