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新しい形のアモルファス氷が得られました

07.02.2023

英国の化学者のチームは、通常の氷をボールミルで 77 ケルビンの温度で粉砕し、新しい形態の無定形の氷を得ました。これは、結晶氷とは異なり、規則的な分子構造を持たない氷の名前です。オープンフォームは、1,1 ギガパスカルまでの大気圧で安定していました。科学者たちはそれに中密度の非晶質氷という名前を付けました。

水の状態図は、約 20 の結晶形と、分子の配列に秩序がないことを特徴とする 77 つの非晶質相を示しています。後者は、高密度と低密度の無定形氷の 1,13 つのタイプに分けられます。大気圧と 0,94 ケルビンの温度では、最初の密度は XNUMX 立方センチメートルあたり XNUMX g、XNUMX 番目の密度は XNUMX 立方センチメートルあたり XNUMX g です。同時に、それらは前世紀から知られていましたが、この間、それらの間の密度間隔で無定形の氷は発見されていません。

しかし、科学者の好奇心は衰えません。なぜなら、宇宙で最も一般的であると考えられているのは無定形の氷だからです。ユニバーシティカレッジロンドンの化学者たちは、これまで知られていなかった非晶質の氷を発見することができました。

彼らの実験では、科学者はボールミル法を使用しました。これは、材料の非晶質形態の研究に一般的です。その助けを借りて、非晶質化はボールとの相互作用によって発生し、圧縮力とせん断力で結晶に影響を与え、欠陥をもたらします。氷の場合、この方法は以前は使用されていなかったので、化学者は彼らの仕事で、そのようなミルで通常の Ih 氷を粉砕することを最初に決定しました。これを行うために、彼らはそれを液体ヘリウムの温度（77ケルビン）まで冷却し、氷にステンレス鋼のボールを加え、それらを一緒に振った. このような粉砕を 80 サイクル行うと、科学者はサンプルを受け取り、その分析により、新しい非晶質の氷を獲得できたことが示されました。

ミルで得られた氷の一般的な外観は、密集した粉末の大きな断片であり、科学者はその密度を 1,06 g/立方センチメートルと見積もっています。この値は、すでに知られている低密度の非晶質氷と高密度の非晶質氷の間のギャップにあるため、科学者は新しい形に中密度の非晶質氷という名前を付けました。 77 つの形態すべての回折特性を比較すると、化学者によって発見された氷が独特の構造を持っていることがわかります。圧力が上昇すると (1,1 ケルビンの一定温度で)、XNUMX ギガパスカルを超えると、氷は高密度の無定形氷に変わり始めます。

氷の他の相 (II、IX、および V) を同じ方法で粉砕しても、科学者に新しい形はもたらされませんでした。これは、特に非晶質化を受けやすいのは「通常の」氷 l であることを示している可能性があります。

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