Открыта 21-я форма льда: как это расширяет границы материаловедения

Фото из открытых источников

Недавнее научное открытие, результаты которого опубликованы в журнале Nature Materials, заставляет по-новому взглянуть на одно из самых распространённых на Земле веществ – воду. Исследовательская команда под руководством Йонг-Дже Кима и Эрла О’Баннона сумела зафиксировать двадцать первую форму льда. Открытие крайне важно не только для физики и химии, но и для бурно развивающегося материаловедения.

В ходе эксперимента специалисты провели сжатие воды при комнатной температуре до фантастического давления – около 10 тысяч атмосфер. Что дало возможность детального наблюдения за сложными трансформациями воды при переходе из жидкого состояния в твёрдое, ледяное.

Передовые методы исследования помогли учёным увидеть, как молекулы воды при экстремальном давлении выстраиваются в новую кристаллическую структуру. Новой фазе дали название Лёд XXI, у неё уникальная тетрагональная кристаллическая решётка. Форма похожа на прямоугольный столбик с квадратным основанием, в отличие её от других известных форм льда. Процесс трансформации непрост: вода проходит через две промежуточные, нестабильные структуры, прежде чем стать Льдом XXI или другими стабильными фазами.

Новая работа позволила выявить, что существуют как минимум пять различных путей, по которым вода может трансформироваться в лёд и обратно. Знания о новых структурных состояниях воды могут лечь в основу для создания инновационных материалов с уникальными качествами.