Исследование свойств воды продолжает приносить неожиданные результаты: ученые зафиксировали новую фазу льда, которая возникает при комнатной температуре, но при экстремальном давлении. Работа опубликована в журнале Nature Materials, а среди авторов значатся Йонг-Дже Ким и Эрл О’Баннон из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса.
Читайте: Госдума планирует ввести несколько новых запретов
Как объясняют исследователи, вода давно считается необычным веществом из-за особенностей водородных связей. Именно они определяют поведение молекул и приводят к тому, что лед, в отличие от большинства твердых тел, легче жидкости и может плавать. В зависимости от условий давления и температуры структура льда меняется, и на сегодняшний день известно уже более двадцати его кристаллических форм.
В ходе эксперимента ученые не охлаждали воду, а воздействовали на нее давлением порядка десяти тысяч атмосфер. Для этого использовалась динамическая алмазная наковальня, где два алмаза сжимают образец. Одновременно за изменениями структуры следили с помощью рентгеновского лазера на свободных электронах, который позволял фиксировать быстрые переходы между фазами.
В результате исследователи выявили не только несколько сценариев перехода воды в лед и обратно, но и новую структуру, получившую название Лед XXI. По их данным, она имеет тетрагональную кристаллическую решетку и возникает как промежуточное состояние при сверхсжатии. При переходе в следующую фазу эта структура исчезает и не восстанавливается.
О’Баннон отметил, что высокая яркость и временное разрешение европейского рентгеновского лазера позволили наблюдать эволюцию структуры льда в процессе сжатия. Ким добавил, что сочетание лазера и алмазной наковальни дает возможность фиксировать короткоживущие состояния, которые ранее оставались вне поля зрения ученых.
Полученные данные также подтверждают правило стадий Оствальда, согласно которому кристаллизация проходит через промежуточные нестабильные формы, прежде чем достичь устойчивого состояния. Исследователи подчеркивают, что подобные скрытые фазы могут существовать не только в чистой воде, но и в растворах, биологических системах и материалах.
При этом авторы признают, что Лед XXI наблюдался лишь доли секунды, и его природа требует дополнительной проверки. Ранее Ким фиксировал похожие сигналы еще в 2018 году, но тогда результаты не удалось однозначно интерпретировать из-за возможных примесей и сложности данных.
Экспериментальная база для таких исследований остается крайне ограниченной. Используемый рентгеновский лазер стоимостью свыше миллиарда евро и алмазные наковальни доступны лишь крупнейшим научным центрам, что затрудняет независимое подтверждение результатов.
Несмотря на это, открытие расширяет представления о фазовой диаграмме воды и показывает, что даже при комнатной температуре под давлением могут возникать ранее неизвестные состояния. В то же время ученые подчеркивают: существование Льда XXI возможно только при экстремальных условиях, и при их снятии он мгновенно превращается в обычную воду или привычные формы льда.
Читайте также:
- С 1 мая грозят изменения в правилах езды для российских водителей
- Плату за свет и мусор снизят после масштабной проверки сферы ЖКХ
- Названо 5 законных способов реально увеличить пенсию в 2026 году
