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新華社北京9月11日電 日本科學家最近發表論文説,在負壓和超低溫條件下,水冰可能會像棉花糖一樣,以蓬松輕盈的形式穩定存在,這類前所未知的“氣凝膠冰”是已知密度最低的冰。
日本岡山理科大學對300多種可能的晶體結構進行分子動力學模擬,研究它們在負壓條件下的性質,提出了氣凝膠冰的設想。他們認為,在溫度接近絕對零度的負壓環境中,氣凝膠冰是固態水最穩定的形式。相關論文發表在美國《化學物理雜志》上。
在不同溫度和壓力下,冰晶體裏的水分子能以不同形式排列,地球上的普通冰有著六角形晶體結構。人們已在實驗室中發現了17種冰結構,其中只有兩種的密度低于普通冰。氣凝膠冰如能制備出來,將成為冰的第18種形式,幫助理解極端條件下水分子的性質。
此前研究認為,如果水分子排列成沸石或氣體水合物晶體那樣的“籠架”結構,有可能形成穩定的冰。岡山大學研究人員模擬了219種沸石結構和84種氣體水合物結構,並對沸石結構進行改造,使其變得更加疏松,設計出了氣凝膠冰結構。
在氣凝膠冰晶體裏,水分子就像立柱一樣,支撐起天花板與地板之間廣闊的空間。模擬顯示,密度約為液態水的一半時,氣凝膠冰比任何沸石結構的冰都要穩定,進一步改造結構還能使密度更低。
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