Гелеобразный лед - самая легкая форма воды

16.09.2017

Кубики льда, которые вы достаете из своего морозильника, является лишь одним из 17 видов льда, известных ученым на сегодняшний день. Но в данный момент ученые в из университета Окаямы, Япония, ведут работы, нацеленные на получение еще одной, 18-й формы льда, которая станет самой легкой формой воды на сегодняшний день. Изучение образцов "аэрольда", своего рода ледяного аэрогеля, позволит ученым выяснить некоторые тонкости поведения воды, помещенной в чрезвычайные условия окружающей среды.

Нормальный лед получается при охлаждении воды в условиях нормального атмосферного давления, при этом молекулы воды формируют кристаллическую решетку с шестигранной ячейкой. Однако, уровень давления и скорость изменения температуры могут заставить молекулы воды формировать отличную от шестигранной кристаллическую решетку, в атмосфере Земли достаточно часто формируется так называемый кубический лед. А в атмосферах других планет могут формироваться и еще более экзотические формы льда.

При повышении давления в момент замораживания образуется лед с плотностью, превышающей плотность нормального льда. Естественно, что при понижении давления начинает формироваться менее плотный лед, структура которого напоминает "ледяную сахарную вату". В настоящее время ученым были известны лишь две формы льда с малой плотностью, которые имеют плотность в 50 и 90 процентов от плотности нормального льда.

Ученые произвели ряд вычислений, в которых использовалось более 300 видов наноструктур, состоящих из молекул воды, которые могут формироваться в условиях низкого давления. Согласно полученным результатам, все кристаллы такого льда сохраняют свою стабильность лишь при температуре, приближающейся к температуре абсолютного нуля, при повышении температуры кристаллы утрачивают стабильность, что приводит к изменению их структуры. Наименее плотная форма льда имеет структуру, узлы которой связаны достаточно длинными "палками" из молекул воды. Между узлами присутствует большое пустое пространство, заполняемое воздухом, что и определяет крайне малую плотность такого материала в целом.

Компьютерное моделирование позволит найти бесчисленное количество форм льда. Однако, получение образцов такого льда связано со многими трудностями из-за малого давления и крайне низких температур, при которых может формироваться и существовать такой лед. "Наши расчеты дали нам цель для дальнейших исследований. В скором времени мы рассчитаем весь необходимый ряд условий окружающей среды и попытаемся получить первые образцы новых форм льда, изучение которых поможет нам понять поведение молекул воды в экстремальных условиях".

<< Назад: Обнаружены нейроны жажды 17.09.2017

>> Вперед: На Марсе обнаружен бор 16.09.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Ранний выход на пенсию негативно влияет на мозг 15.01.2023 Ученые из Бингемтонского университета обнаружили, что ранний уход на пенсию может негативно влиять на мозг и ускорять снижение когнитивных способностей. Исследователи проанализировали массив данных о состоянии здоровья пенсионеров в Китае. Ученые считают, что негативное влияние ранней пенсии на мозг может быть связано с понижением социальной активности. Новое исследование было сосредоточено на государственных данных о состоянии здоровья по пенсионной программе, введенной в Китае в 2009 году. Из-за роста бедности среди пожилых людей в некоторых сельских районах страны программа предложила людям стабильный доход, если они вышли на пенсию в течение нескольких лет после достижения 60 лет. Собрав данные за десятилетия, исследователи смогли сравнить здоровье и когнитивные последствия участвующих в программе раннего выхода на пенсию с соответствующей группой людей, которые все еще работают в свои 60 лет. Результаты показали, что участвовавшие в программе раннего выхода на пенсию продемонстрировали ухудшение когнитивных навыков в течение следующих лет по сравнению с людьми предпенсионного возраста. Ученые также проявили более интересную закономерность. Хотя участники пенсионного плана продемонстрировали снижение когнитивных способностей, они также показали улучшение общего состояния здоровья. Эти ранние пенсионеры, как правило, уменьшили потребление алкоголя, бросили курить и в общем лучше спали. По словам Пламена Николова, одного из ведущих исследователей проекта, это интересное расхождение между общим и когнитивным здоровьем свидетельствует о том, что определенные аспекты пенсии, вероятно, негативно влияют на мозг. Ученый отмечает: В целом неблагоприятное влияние раннего выхода на пенсию на психическую и социальную активность значительно превосходит защитное влияние программы на различные формы здоровья. Социальная вовлеченность и связь могут быть просто мощными факторами для когнитивной производительности в пожилом возрасте. Социальная изоляция оказалась ключевым фактором, связанным со скорейшим снижением когнитивных функций среди участников китайского пенсионного плана, проанализированного в исследовании. По словам Николова, участники программы, ранее вышедшие на пенсию, сообщили о более низком уровне общего социального взаимодействия и вовлеченности по сравнению с людьми соответствующего возраста, не вышедшими на пенсию. Таким образом, это свидетельствует о том, что можно ввести определенную политику для смягчения когнитивного вреда раннего ухода на пенсию и сохранения более общих преимуществ для здоровья. Исследователи рекомендуют ввести политику, направленную на буферизацию понижения социальной активности и умственной деятельности. В этом смысле программы ухода на пенсию могут генерировать положительное влияние на состояние здоровья пенсионеров без связанного негативного влияния на их когнитивные способности.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025