科学者たちは新しい形の氷の結晶構造を解明しました

材料内に原子を配置するさまざまな方法があるため、氷は、私たちがよく知っているタイプである氷Iとして知られているものよりもはるかに多くの形で存在する可能性があります。

科学者たちはすでに18種類の氷を分類しており、それぞれが独自の結晶構造を持っており、氷XIXと呼ばれる別の氷を追加しました。

氷Iは、私たちが地球上で氷と雪の中で形成しているのを見る氷であり、研究所を除いて、地球の表面にある唯一の種類の氷として独立しています。

氷VIやVIIなどの他の形態は、地球のマントルの奥深くで発達し、時間の経過とともにゆっくりと押し上げられたダイヤモンドの中に閉じ込められ、他のタイプは他の惑星で見られることがわかりました。

これらのさまざまな種類の氷は、酸素原子と水素原子、および水分子がそれらの中に配置される方法を形作るさまざまな圧力と温度に応答して形成されます。オーストリアのインスブルック大学の科学者たちは、このプロセスを何年にもわたって実験しており、通常は高圧下で形成される氷のVI生成プロセスを微調整して、何が起こるかを確認しています。

科学者たちは、冷却プロセスを遅くし、圧力をさらに上げることで、数年前に突破口を開きました。この方法により、水素原子の配置が異なる別の種類の氷が形成されました。

当時、これが新しい秩序ある変異体であるという明確な証拠が見つかりましたが、結晶構造を理解することができませんでした、と研究著者のトーマス・ローティングは説明します。

彼と彼の同僚は、Ice XIXと呼ばれるこの新しい形の氷の研究を続けており、現在、中性子回折と呼ばれる手法を使用してその結晶構造を確認することができました。

チームはこれを干し草の山で針を探すことに例えています。そこでは、別の実験で日本の別の研究グループによって確認された正しい結晶構造に出くわす前に、何千もの候補者をふるいにかける必要があります。

Ice XIXは、XVといくつかの顕著な類似点があり、水素原子の配置は異なりますが、酸素格子は同じであることがわかりました。研究者によると、これは氷XVと氷XIXを氷物理学の最初の親族のペアにします。

これはまた、実験で2つの秩序ある形の氷の間の移行を初めて実現できるようになることを意味します、とThomasLoertingは言います。

この研究は、ジャーナルNatureCommunicationsに掲載されました。