写的AZoM2021年2月19日
冰是一种非常多用途的材料。冰块或雪花中的氧原子以六角形排列。像这样的冰被称为冰一(冰I)。
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然而，严格地说，这些实际上并不是完美的晶体，而是水分子在不同空间方向上随机定向的无序系统。
奥地利因斯布鲁克大学物理化学研究所Thomas Loerting
迄今为止，已知的冰晶体共有18种，其中包括冰I，它们的原子排列各不相同。晶型是指不同类型的冰，它们是根据特定的温度和压力条件形成的。
多态性也有高度不同的特征。例如，变形物的熔点相差数百摄氏度。
”它可以与钻石和石墨相媲美，而钻石和石墨都是由纯碳构成的化学家Loerting解释道。
冰冷的品种
当标准冰I强烈冷却时，如果实验进行得适当，氢原子会间歇地与氧原子分开组织起来。当温度低于- 200℃时，就会形成所谓的冰XI，其中所有的水分子都按照特定的模式排列。
这些有序的冰形态不同于无序的母冰形态，特别是在它们的电特性上。在这项新的研究中，来自因斯布鲁克大学解决了母体冰VI的问题，这种冰VI是在巨大压力下形成的，比如在地幔中。
这种高压形式的冰类似于六角形的冰，不是完全有序的晶体。十多年前，来自因斯布鲁克大学的一个团队创造了这种冰的氢有序变体，最终以冰15的形式出现在教科书中。
三年前，Thomas Loerting的研究小组通过修改制造工艺，首次生产出了第二次订购的冰VI。
研究人员通过显著减缓冷却过程，并将压力提高到约20kbar来实现这一目标。这使得研究小组可以在氧晶格中以另一种方式组织氢原子，从而形成冰。
当时我们发现了明确的证据，表明它是一种新的有序变体，但我们无法阐明其晶体结构．
奥地利因斯布鲁克大学物理化学研究所Thomas Loerting
Loerting的团队通过使用中子衍射——测定结构的金标准——成功地做到了这一点。
晶体结构解决了
为了解释晶体结构，必须解决一个主要的技术障碍。在一项利用中子衍射的研究中，水中的轻氢应该被氘或“重氢”取代。
不幸的是，这也改变了订购冰制造过程中的时间尺度。但是博士生托拜厄斯·加瑟有了一个关键的想法:在重水中加入百分之几的普通水——这大大加快了排序速度．
奥地利因斯布鲁克大学物理化学研究所Thomas Loerting
利用这种方式保存下来的冰，来自因斯布鲁克大学的研究人员最终成功地在安装在英国卢瑟福阿普尔顿实验室的高分辨率HRPD系统上测量了中子数据，并一丝不苟地解决了冰XIX的晶体结构。
这涉及到从成千上万的量化数据中寻找最优的晶体结构——就像大海捞针一样。
在另一个不同压力条件下的实验中，一个日本研究小组证实了因斯布鲁克小组提供的结果。这两篇文章yabo214现在已在自然通讯日报》。
在因斯布鲁克发现了六种冰形态
虽然地球上大量发现了标准的雪和冰，但除了研究实验室外，地球表面没有其他形式的雪和冰。但是高压形式，即冰VII和冰VI，存在于钻石中，因此被列入了国际矿物学协会(IMA)的矿物清单。
在浩瀚的太空中，在独特的温度和压力条件下形成了几种不同的水冰。例如，这些冰是在天体上发现的，比如木星的卫星木卫三，被不同种类的冰层包围着。
冰XV和冰XIX都是冰物理学中的第一对兄弟，其中氧晶格保持不变，但氢原子的有序模式不同。
”这也意味着这是第一次在实验中实现两种有序冰形态之间的过渡Thomas Loerting激动地补充道。
自20世纪80年代以来，奥地利因斯布鲁克大学的科学家们一直负责识别四种晶体冰和两种非晶冰。
这项新研究是在因斯布鲁克大学材料和纳米科学研究平台的框架内进行的，由奥地利科学基金FWF资助。亚博网站下载亚博老虎机网登录
来源:https://www.uibk.ac.at/