Получена новая форма аморфного льда

07.02.2023

Команда британских химиков смолола в шаровой мельнице обычный лед при температуре 77 кельвинов и получила новую форму аморфного льда. Так называют лед, что в отличие от кристаллического льда Ih не имеет упорядоченной молекулярной структуры. Открытая форма оказалась стабильной при атмосферном давлении до отметки в 1,1 гигапаскаля. Ученые дали ей название аморфный лед средней густоты.

На фазовой диаграмме воды обнаруживается около 20 кристаллических ее форм, а также две аморфные фазы, характеризующиеся отсутствием порядка в расположении молекул. Последние разделяют на два вида: аморфный лед высокой и низкой густоты. При атмосферном давлении и температуре в 77 кельвинов первая обладает плотностью в 1,13 г на кубический сантиметр, а вторая - 0,94 г на кубический сантиметр. При этом они известны еще с прошлого века, а никаких аморфных форм льда за это время в промежутке плотности между ними найти не удалось.

Однако любопытство ученых не ослабевает, ведь именно аморфный лед, как считается, является самым распространенным во Вселенной. И в своей работе химики из Университетского колледжа Лондона смогли обрести неизвестную ранее форму аморфного льда.

В своих экспериментах ученые использовали популярный для исследования аморфных форм материалов метод с использованием шаровой мельницы. С его помощью аморфизация происходит через взаимодействие с шарами, влияющими на кристаллы силами сжатия и сдвига, внося дефекты. Для льда раньше этот метод не использовали, поэтому в своей работе химики стали первыми, кто решил смолоть обычный лед Ih в такой мельнице. Для этого его охладили до температуры жидкого гелия - 77 кельвинов - добавили в лед шарики из нержавеющей стали, а затем тряхнули их вместе. За 80 циклов такого измельчения ученые получили образец, анализ которого указал, что им удалось обрести новую аморфную форму льда.

Общий вид полученного во мельнице льда представляет собой крупные куски плотно утрамбованного порошка, плотность которого ученые оценили в 1,06 г на кубический сантиметр. Это значение находится как раз в промежутке между уже известным аморфным льдом низкой и высокой плотности, поэтому ученые дали новой форме название аморфный лед средней густоты. Сравнения дифракционных характеристик всех трех форм указывают, что открытый химиками лед имеет уникальную структуру. При повышении давления (и при постоянной температуре в 77 кельвинов), после отметки в 1,1 гигапаскаля, лед начинает переходить в аморфный лед высокой густоты.

Перемалывание таким же способом других фаз льда (II, IX и V) новых форм ученым не принесло, что может говорить о том, что именно "обычный" лед l особенно подвергается аморфизации.

<< Назад: Смартфоны Poco X5 Pro 08.02.2023

>> Вперед: Датчик, отслеживающий незначительную мимику лица 07.02.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Впервые получен синтетический человеческий прион 09.06.2018 Прионы - это белковые молекулы, даже не вирусы и тем более не хищники, но они - одни из самых опасных и коварных вещей, знакомых человеку. Попадая в организм, они вызывают необратимые и фатальные изменения в структуре головного мозга; отбросив научные тонкости, можно сказать, что из-за них мозг превращается в губку. За несколько лет прионы разъедают мозг, иногда - целиком, иногда - только некоторые его отделы; так, прионы, вызывающую наследственную фатальную бессонницу, разрушается таламус - отдел мозга, отвечающий, в том числе, за сон; на пике болезни больные вообще не в состоянии заснуть и погибают от истощения нервной системы. О прионных болезнях известно немного - к счастью, они довольно редки. Чаще всего они развиваются произвольно (в 90% случаев), около 10% передается по наследству, еще 1% приходится на заражение от животных или во время медицинских процедур. Способов лечения не существует; известно, что все прионы млекопитающих - это дефектные формы белка PrPC, который кодируется геном PRNP, однако структура этих форм плохо изучена, и ученые до сих пор точно не знают, как прионные формы связываются в мозге и вызывают патологические изменения. Большая часть исследований проводилась на прионах грызунов - лабораторных мышей, хомяков и крыс; вероятно, по этой причине неудачей закончились испытания терапевтических методик, основанных на этих исследованиях. Одно из главных затруднений, с которым сталкиваются ученые, изучающие прионы - это сложность выделения объекта изучения. Были попытки внести мутацию, отвечащую за развитие прионных болезней у грызунов, в геном безвредных бактерий и заставить последние синтезировать прионы; однако недавние исследования показали низкую эффективность этого метода. Человеческие же прионы до сих пор вообще не удавалось получить in vitro. Ученые исследовали реакцию нормального человеческого белка PrPC и прионов - возбудителей болезни Крейтцфельдта - Якоба в присутствии нового фермента. Сравнив структуру полученных таким образом прионов с тем, что были получены из организма пациента, ученые убедились в том, что синтезированные ими прионы идентичны тем, что вызвали болезнь у человека. У мышей, получивших инъекции синтетических прионов, патологические нарушения структуры мозга обнаружились уже через 200 с небольшим дней после укола; в статье ученые отмечают, что им удалось получить "особенно нейротоксичный" белок. Получив с помощью своей методики достаточное количество прионной формы белка, ученые установили, какие части дефектной молекулы важны для репликации белка в живом организме, и какие отвечают за связывание с другими молекулами в мозге. Эти знания помогут ученым разобраться в том, как работают прионы, и, возможно, предложить методы лечения прионных болезней.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025