Впервые получен лёд XV

Лёд XV — это давно предсказанная разновидность льда VI, отличающаяся упорядоченным расположением атомов водорода. Однако получить его и надёжно идентифицировать удалось только теперь.

Структура льда XV. Большие кружки – атомы кислорода, маленькие – водорода (иллюстрация Christoph G. Salzmann et al.).

Это достижение записали на свой счёт Кристоф Зальцманн (Christoph Salzmann) и его коллеги из Оксфорда, а также исследователи из университета Инсбрука (University of Innsbruck) и университетского колледжа Лондона (University College London).

Водяной лёд может существовать в трёх аморфных и 15 кристаллических модификациях, различающихся формой решётки, стабильностью и целым рядом параметров.

При этом на конечное расположение атомов и формирование связей влияют не только параметры среды (температура и давление), примеси, но и режим охлаждения, при котором вода вынуждена последовательно проходить через несколько фаз.

Объединённой команде физиков из трёх университетов впервые удалось "уговорить" H₂O добраться до той области на диаграмме фазовых состояний, в которой должен был формироваться лёд XV.

Положение льда XV на фазовой диаграмме воды. Обычный лёд, повсюду встречающийся в природе, обозначается как Ih (иллюстрация Christoph G. Salzmann et al.).

Выяснилось, что эта разновидность льда термодинамически стабильна при температурах ниже 130 Кельвинов и давлении, лежащем в диапазоне от 0,8 до 1,5 гигапаскалей.

Структура нового льда была определена учёными при помощи нейтронной рефракции. И свойства льда XV оказались не такими, как предсказывала теория.

В частности, предыдущие расчёты говорили о том, что данный лёд должен быть ферроэлектрическим, однако оказалось — это вовсе не так.

Детали исследования можно найти в статье учёных, опубликованной на сервере arXiv.org.

Хотя экзотические формы льда наблюдались пока лишь в лабораторных установках, они могут существовать и играть большую роль в геохимии комет, ледяных спутников планет и других небесных тел.