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          水第四形態(tài)“塑性冰七”首次觀測(cè)到

          2025-02-18 09:49:25 來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)

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          科技日?qǐng)?bào)北京2月16日電 (記者劉霞)一個(gè)國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)借助位于法國(guó)勞厄-朗之萬(wàn)研究所內(nèi)先進(jìn)的中子光譜儀等設(shè)施,首次觀測(cè)到水的奇異形態(tài)——“塑性冰七”(Plastic ice Ⅶ)。研究水的塑性態(tài)和超離子態(tài),能幫助人們進(jìn)一步理解木衛(wèi)三、木衛(wèi)四等冰衛(wèi)星,以及天王星、海王星等冰行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和冰川流動(dòng)。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《自然》雜志。b3h流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點(diǎn)LLSUM.COM

          圖片來(lái)源:物理學(xué)家組織網(wǎng)

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          一般而言,水有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)3種基本形態(tài)。但實(shí)際上,水還擁有更多形態(tài),其中一些僅在高溫高壓下出現(xiàn),被稱(chēng)為奇異態(tài)。15年前,科學(xué)家借助分子動(dòng)力學(xué)模擬,預(yù)測(cè)了“塑性冰七”的存在,而此次研究則首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了這一形態(tài)。b3h流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點(diǎn)LLSUM.COM

          塑性態(tài)是一種混合態(tài),兼具固態(tài)和液態(tài)的特性。在“塑性冰七”內(nèi),水分子形成剛性立方晶格——就像在“冰七”(一種立方結(jié)晶冰形,降至室溫后可在3GPa以上由液態(tài)水形成)內(nèi)一樣,但同時(shí)又表現(xiàn)出液態(tài)水內(nèi)的皮秒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種奇特形態(tài)出現(xiàn)在177℃—327℃高溫、0.1GPa—6GPa(1GPa=10億帕)的壓力環(huán)境下。b3h流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點(diǎn)LLSUM.COM

          準(zhǔn)彈性中子散射(QENS)技術(shù)在此研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。與其他光譜技術(shù)相比,QENS能更精準(zhǔn)地探測(cè)物體的平移和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)。通過(guò)QENS,團(tuán)隊(duì)識(shí)別出了水在溫度和壓力發(fā)生變化時(shí)呈現(xiàn)出的3種不同形態(tài):水分子同時(shí)存在平移和旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)的液態(tài)水;平移和旋轉(zhuǎn)都被凍結(jié)的固態(tài)冰;以及位于中間的“塑性冰七”。在“塑性冰七”內(nèi),排列成有序晶體結(jié)構(gòu)的水分子失去了自由平移的能力,但保留了旋轉(zhuǎn)能力。b3h流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點(diǎn)LLSUM.COM

          進(jìn)一步分析表明,“塑性冰七”的分子動(dòng)力學(xué)可能比最初模擬的更復(fù)雜,其分子旋轉(zhuǎn)機(jī)制不同于此前預(yù)測(cè)的自由轉(zhuǎn)子行為。而且,水從“冰七”到“塑性冰七”的轉(zhuǎn)變是連續(xù)的,這意味著“塑性冰七”可能是另一種在更高溫度和壓力下存在的超離子態(tài)的“前身”。b3h流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點(diǎn)LLSUM.COM

          在我們的日常生活中,水似乎平平無(wú)奇。實(shí)際上,它好比一位“多面伊人”,有著許多不尋常的特性。塑性冰七,便是水少為人知的奇異形態(tài)之一。這種形態(tài)不同于普通的冰,是水在極端高壓和特殊溫度條件下形成的高壓冰相。它能夠展現(xiàn)出類(lèi)似塑料的柔韌性,兼具固態(tài)和液態(tài)的特性。目前,塑性冰七的相關(guān)研究仍處于探索階段,期待這種神奇形態(tài)的水未來(lái)能夠在新材料領(lǐng)域大放異彩。b3h流量資訊——探索最新科技、每天知道多一點(diǎn)LLSUM.COM

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