Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре

29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников.

Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с исключительной детализацией.

Для наблюдения за процессом формирования кристаллов использовались сверхбыстрые рентгеновские импульсы европейского XFEL, продолжительность которых составляет всего миллионную долю секунды. Благодаря этому ученым удалось создать своеобразные "видеоролики" роста льда и проследить, как вода при замерзании не всегда переходит напрямую из жидкого состояния в твердое. Иногда она образует редкую фазу - лед VI, а иногда проходит через промежуточные метастабильные состояния, одно из которых оказалось ранее неизвестным.

Новая фаза получила название лед XXI. Его плотность составляет около 1,413 г/см?, соответствуя давлению примерно 1,6 гигапаскаля. После формирования лед XXI не возвращается в предыдущую фазу, а постепенно переходит к более стабильным формам - льду VII и VI. Такое одностороннее превращение делает лед XXI метастабильным: он сохраняется некоторое время, несмотря на наличие более устойчивой структуры.

Чтобы понять механизмы на атомном уровне, ученые совместили эксперименты с моделированием молекулярной динамики, используя две компьютерные модели воды. При увеличении давления до 2 гигапаскалей внутренние структуры жидкости постепенно перестраиваются: молекулы переходят от конфигурации, характерной для льда VI, к структуре, присущей льду VII. Это помогает объяснить, почему вода способна формировать различные твердые фазы.

Процесс замерзания, как выяснилось, не является мгновенным. Вода проходит через промежуточные состояния, где молекулы частично упорядочены, прежде чем полностью сформировать кристалл. Важным фактором оказывается время - точный баланс между скоростью образования кристаллов и передачей энергии в жидкости. Для фиксации этих событий потребовались передовые рентгеновские технологии и эксперименты на установке PETRA III в DESY, которые подтвердили существование льда XXI и его необычно крупные повторяющиеся структурные элементы.

При медленном сжатии вода формирует обычные стабильные формы льда VI или VII, но при быстром сжатии она становится "сверхсжатой", временно сопротивляется замерзанию и образует экзотические структуры. Ученые считают, что аналогичные процессы могут происходить в недрах холодных лун, таких как Титан и Ганимед, где давление и температура достаточно высоки для появления необычных фаз льда.

<< Назад: Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

>> Вперед: Тихий сверхзвуковой самолет NASA X-59 29.10.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Молекулярный датчик для смартфонов 16.12.2020 Фантастические фильмы демонстрируют передовые технологии сбора и анализа разнообразной информации о человеке. Не менее современную технологию подготовила немецкая компания, разработавшая датчик для проведения полноценного молекулярного анализа с помощью смартфона. Смартфоны с трикодерами уже не раз появлялись на разных выставках, но все они были слишком большими. Но разработка немецкой компании Trinamix как раз отличается от всех аналогов размером: датчик будет находиться внутри телефона и окажется не больше размера модуля камеры. Работа инфракрасного спектроскопического датчика основана на технологии Qualcomm AI Engine для обработки захваченных молекулярных данных. Это позволит решать целый ряд проблем: от сканирования тела для получения оптимальных рекомендаций по уходу за кожей и рациона до обнаружения поддельных тканей и любых других продуктов. Ключевой особенностью технологии называется ее универсальность, ведь для получения новых функций нужно будет всего лишь обновить прошивку. Дополнительно заявлена способность определять состав различных пластмасс, измерять уровень кофеина и влаги в кофейных зернах, а также процентное соотношение белков, жиров и углеводов в продуктах питания. Пока разработка еще не завершена, а финальная версия устройства не готова. Коммерческое использование запланировано на четвертый квартал 2021 года, но сначала производители смартфонов должны интегрировать датчик в свои устройства.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025