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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Умная подвеска Ford с защитой от выбоин 01.07.2018 Плохие дороги являются одной из основных причин аварий во всем мире. Кроме того, выбоины зачастую приводят к серьезным повреждениям ходовой части и колес автомобилей. Компания Ford видит частичное решение проблемы во внедрении "умной" подвески, которая распознает ухабы на дороге и уменьшает негативные последствия от попадания в них. Система защиты от выбоин создана на базе активной подвески с непрерывно изменяемой жесткостью амортизаторов (Continuously Controlled Damping). Электронный блок вкупе со специальным модулем программного обеспечения непрерывно анализирует данные от 12 сенсоров. Опрос датчиков осуществляется каждые 2 миллисекунды, что позволяет мгновенно реагировать на изменяющиеся условия движения. Система распознает момент начала падения колеса в яму, и адаптивная подвеска моментально настраивает жесткость амортизаторов таким образом, что колесо при попадании в выбоину практически не касается дна впадины и, таким образом, "перепрыгивает" ее. Иными словами, колесо остается в "поджатом" состоянии, благодаря чему при выходе из выбоины оно не так сильно бьются о ее край, что делает проезд неровностей более комфортным для пассажиров и уменьшает нагрузку на подвеску. При проезде ямы передними колесами задние подготавливаются к неровности заблаговременно, что дополнительно защищает их от удара. Система уже доступна на некоторых моделях Ford, в частности, на бизнес-седанах Mondeo, а также на минивэнах Galaxy и S-MAX в Европе. Кроме того, компания впервые начинает предлагать данное решение для автомобилей сегмента C: активная подвеска с функцией защиты от выбоин доступна для новой версии Focus.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026