Физики UNLV обнаружили, что лёд-X выше 222 ГПа в алмазных наковальнях переходит в менее симметричную структуру
В опытах с алмазными наковальнями и рентгеновской дифракцией лёд-X утратил кубическую симметрию при 222(12) ГПа, что меняет верхний предел устойчивости этой фазы.
Физики из Университета Невады в Лас-Вегасе сжали воду между алмазными наковальнями и зафиксировали изменение её атомной структуры выше 222(12) ГПа, что примерно в 2,2 миллиона раз превышает стандартное атмосферное давление на уровне моря. Работа опубликована в журнале Communications Chemistry. По данным авторов, при таком давлении лёд-X переходит в менее симметричную структуру doi.org
Communications Chemistrydoi.orgОткрыть источник ↗.
Вода определяет строение и динамику ледяных планет и из-за вызванного давлением перехода от водородной связи к ионной заметно меняется в диапазоне давлений планетных недр doi.org
Communications Chemistrydoi.orgОткрыть источник ↗. Поэтому исследователи изучают её состояние в условиях, характерных для недр таких тел, как Уран и Нептун.
Эксперимент и данные дифракции
Структуру изучали методом синхротронной рентгеновской дифракции. От многих материалов при росте сжатия ожидают простых плотноупакованных решёток, и лёд-X следует этой схеме: у него кубическая решётка, в которой атомы водорода расположены симметрично между атомами кислорода. В этом эксперименте, однако, кубическая решётка исказилась doi.org
Communications Chemistrydoi.orgОткрыть источник ↗.
Данные дифракции согласуются с симметрией Pbcm или P4₂/nnm. Расчёты из первых принципов, по сообщению авторов, существенно отдают предпочтение варианту Pbcm doi.org
Communications Chemistrydoi.orgОткрыть источник ↗. Одни лишь дифракционные данные не позволяют выбрать между двумя кандидатами.
Верхний предел устойчивости льда-X
Авторы заявляют, что переход знаменует начало нового режима структурной сложности в воде под высоким давлением и заново определяет верхний предел устойчивости льда-X doi.org
Communications Chemistrydoi.orgОткрыть источник ↗. Подобное поведение известно и у других элементов: в качестве примера неожиданной структурной сложности при экстремальных давлениях приведена сложная фаза hP4 натрия
doi.org
Communications Chemistrydoi.orgОткрыть источник ↗.
В пересказе NV Техно добавлено, что решётка вытянулась и стала асимметричной, а не образовала более плотную и симметричную структуру. Издание связывает такую деформацию со свойствами планетного вещества, включая теплопроводность и плотность. Эти связи отражают трактовку издания и в оригинальной аннотации не заявлены.
Результат получен в лабораторном эксперименте на малом образце воды при статическом сжатии. Давление перехода составляет 222 ГПа с неопределённостью 12 ГПа doi.org
Communications Chemistrydoi.orgОткрыть источник ↗.
