Wissenschaftler haben die Kristallstruktur einer neuen Form von Eis enträtselt
Aufgrund der vielen verschiedenen Arten, Atome innerhalb eines Materials anzuordnen, kann Eis in viel mehr Formen existieren als das sogenannte Eis I, den Typ, den wir alle kennen.
Wissenschaftler haben bereits 18 verschiedene Eistypen mit jeweils einer eigenen Kristallstruktur klassifiziert und nun eine weitere mit dem Namen Eis XIX hinzugefügt.
Eis I ist das Eis, das sich hier auf der Erde in Eis und Schnee bildet, und es ist allein die einzige Art von Eis, die Sie auf der Oberfläche unseres Planeten finden, mit Ausnahme von Forschungslabors.
Es wurde festgestellt, dass sich andere Formen wie Eis VI und VII tief im Erdmantel entwickelten und in Diamanten gefangen waren, die im Laufe der Zeit langsam nach oben gedrückt wurden, während andere Arten auf anderen Planeten zu finden sind.
Diese verschiedenen Eistypen entstehen als Reaktion auf unterschiedliche Drücke und Temperaturen, die die Anordnung von Sauerstoff- und Wasserstoffatomen sowie Wassermolekülen in ihnen beeinflussen. Wissenschaftler der Österreichischen Universität Innsbruck experimentieren seit Jahren mit diesem Prozess und optimieren den Prozess der Herstellung von Eis VI, der sich normalerweise unter hohem Druck bildet, um zu sehen, was passiert.
Vor einigen Jahren gelang den Wissenschaftlern ein Durchbruch, indem sie den Abkühlungsprozess verlangsamten und den Druck noch weiter erhöhten. Diese Methode führte zur Bildung eines anderen Eistyps, der sich in einer anderen Anordnung der Wasserstoffatome unterschied.
Zu dieser Zeit fanden wir klare Beweise dafür, dass es sich um eine neue geordnete Variante handelt, aber wir konnten die Kristallstruktur nicht herausfinden, erklärt der Studienautor Thomas Loerting.
Er und seine Kollegen haben diese neue Form des Eises, Ice XIX genannt, weiter untersucht und konnten nun ihre Kristallstruktur mithilfe einer als Neutronenbeugung bezeichneten Technik bestätigen.
Das Team vergleicht dies mit der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen, bei der Tausende von Kandidaten gesiebt werden müssen, bevor sie auf die richtige Kristallstruktur stoßen, die von einer anderen japanischen Forschungsgruppe in separaten Experimenten bestätigt wurde.
Es wurde festgestellt, dass Ice XIX einige bemerkenswerte Ähnlichkeiten mit XV aufweist, wobei das Sauerstoffgitter das gleiche ist, obwohl die Wasserstoffatome unterschiedlich angeordnet waren. Laut den Forschern sind Ice XV und Ice XIX damit das erste verwandte Paar in der Eisphysik.
Dies bedeutet auch, dass es nun erstmals möglich sein wird, den Übergang zwischen zwei geordneten Eisformen in Experimenten zu realisieren, sagt Thomas Loerting.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.