Немецкие учёные открыли новую форму льда, которая способна сохранять устойчивую структуру при комнатной температуре. Открытие было сделано на мощнейшем рентгеновском лазере European XFEL в Гамбурге, сообщили в пресс-службе исследовательского центра.
Эксперимент проводился в условиях экстремального давления — около 20 тысяч атмосфер. Для этого воду поместили в алмазную ячейку и подвергли сверхбыстрому сжатию, продолжавшемуся всего 10 миллисекунд. Такая скорость не позволила молекулам образовать привычную кристаллическую решётку, в результате чего возникла новая метастабильная фаза — лёд XXI, обладающий тетрагональной структурой.
Чтобы зафиксировать перестройку молекул, исследователи использовали рентгеновские импульсы длительностью 50 фемтосекунд. Это позволило в режиме реального времени наблюдать, как вода переходит в новое состояние на атомном уровне.
По словам авторов работы, результаты эксперимента меняют представление о поведении воды при сверхвысоких давлениях. Подобные процессы могут происходить в недрах ледяных спутников Юпитера — Европы и Ганимеда. Новый вид льда отличается повышенной плотностью и твёрдостью, оставаясь стабильным даже при изменении температуры и давления.
Исследование выполнено международной группой учёных из Германии, Швеции и Франции с использованием двух крупнейших установок — XFEL и синхротрона PETRA III. До этого момента было известно о двадцати кристаллических формах воды, однако открытие льда XXI официально расширяет этот перечень.
Результаты опубликованы в октябрьском номере журнала Nature Physics. Учёные уже готовятся к следующим экспериментам, где планируют изучить поведение других жидкостей под сверхвысоким давлением, чтобы выявить новые метастабильные состояния веществ.
