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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Селенидный фонон 15.12.2015 Термоэлектрики - материалы, которые превращают тепло в электричество. Для этого нужно, чтобы одна сторона такого материала была существенно теплее, чем другая, то есть он должен плохо проводить тепло, а электричество - хорошо. Обычно эти два свойства связаны: чем выше теплопроводность, тем выше проводимость, и наоборот. Перспективным материалом среди термоэлектриков считают селенид олова: у него оба свойства оказались разъединены. А почему, не ясно. Для разгадки этой тайны исследователи из Окриджской национальной лаборатории Минэнерго США во главе с Оливером Деларе использовали суперкомпьютер, чтобы строить модели, и нейтронный источник окриджского реактора - по картине рассеяния пропущенных через образец нейтронов можно проследить за колебаниями кристаллической решетки. Они в этом деле главные: именно кванты таких колебаний - фононы - переносят тепло в твердом теле, и на них же рассеиваются электроны. Обычно атомы колеблются гармонически - с равной амплитудой в каждую сторону от узла решетки. Такие гармонические фононы путешествуют без взаимодействия. Но если появляется ангармонизм - в одну сторону при каждом колебании атом отклоняется сильнее, чем в другую, тогда фононы начинают взаимодействовать и вязнуть друг в друге. Как оказалось, у селенида олова при температуре меньше 810оС наблюдается очень сильный ангармонизм колебаний: решетка ведет себя подобно мехам аккордеона. Из-за этого фононы быстро вязнут и не могут обеспечить выравнивание температуры. Термоэлектрики - важнейший материал XXI века: считается, что с их помощью удастся не только создавать бесшумные экономные холодильники или элементы для утилизации тепла Солнца, но и собирать те 60% тепла, которые бессмысленно рассеивают в окружающей среде созданные человеком устройства. Нестабильность решетки селенида олова подсказывает, в каком направлении следует двигаться при оптимизации таких материалов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026