科學家發現“冰19” 刷新人們的傳統認知

　　目前，科學家确定了第19種形式的水冰物質，這種稀有冰奇異的四面晶體被稱為冰19，是在超低溫和超高壓條件下形成的。冰19隻存在于實驗室，但研究人員表示，該物質透露了更多其他形式的冰。這些冰可以在地闆深處和非常冷的行星和衛星表面得到。

　　該研究負責人、奧地利因斯布魯克大學物理化學教授托馬斯洛爾汀表示，要命名新的冰形式，必須正确說明其晶體結構。這意味着找到最簡單的晶體重複結構，所有的原子都在這個結構的哪裡，這個晶體結構的對稱性是什麼樣的?隻有了解了以上的全部情況，才能給冰晶起名，現在給冰19起名。

　　2月18日，洛爾汀和同事在《自然通信雜志》上發表了研究報告，說明了這種新形式的冰結構，與此同時，日本的研究者也進行了研究證明了這一發現。

　　新的冰形式。

　　大部分人都熟悉美麗的六面雪花，反映了形成冰晶中氧氣的六邊形排列，但規則的六面冰晶——冰1，實際上隻是多種冰的形态之一，被稱為多晶形，直到最近，人們才正式确認了18種不同形态的冰。地球上隻有六面冰很常見，冰看起來很簡單，但是是複雜的結構。例如，在六面冰晶水分子中，隻有氧原子才能形成六面冰晶結構，冰1在冰術語中成為無序或被破壞的冰晶，這種無序冰的特性之一是在壓力下變形，這就是冰川流動的原因。

　　相比之下，冰的其他幾種形态中的氫原子也有自己的晶體模式，稱為氫序或h序，與無序冰晶不同的是，h序非常脆，不變形而破裂。

　　科學家發現冰19更新了人們的傳統認知。

　　這是冰6的模型，紅藍大球體代表氧原子，小球體代表氫原子。

　　在這些條件下，發現的冰19形式上是h序冰晶，實際上是無序冰的h序形式，也稱為冰6，存在随機類型的氫原子，冰6有另一種h序多形性冰15，氫原子的排列完全不同。

　　洛爾汀說:冰6、冰15、冰19在密度方面非常相似。共享同樣的氧原子網絡，但氫原子的位置不同。這是第一次發現冰的多晶型之間有這樣的關系，實驗結果可以在兩種形态之間轉換。

　　晶體結構。

　　洛爾汀的研究團隊在3年前的實驗中制造冰19，将冰15冷卻降低到零下170度，将壓力大幅度提高到2吉帕斯卡。但而，他們對冰晶結構的細節一無所知，直到他們能夠通過一個叫做中子衍生的過程來分析，這個過程可以通過反射中子流來揭示材料的原子結構，并檢查其産生的衍生圖案。

　　通常情況下，中子派生需要用含有額外中子的重水代替樣本中的水，但洛爾汀表示，純重水不适合冰19實驗。凍結的速度很慢，這個突破是在重水中加入一部分普通的輕水，産生的水很快就會凍結，但還是允許中子派生。

　　羅爾汀說，水冰結構是研究氫鍵自然屬性的關鍵，這一點還沒有完全理解。理解宇宙天體也很重要。例如，體積龐大的冰超級明星著名演員星和海王星、木衛二、木衛一和木衛三，在這裡發現其他冰晶形态。

　　在天體物理學中，洞察冰相的密度和屬性，了解這些地外天體的冰幕和冰核的結構特征是非常有趣的。

　　現在有很多冰的多晶結構，冰19成為奧地利因斯布魯克大學自1980年代以來發現的第6種冰的多晶結構，洛爾汀希望在研究隊伍的未來發現新的水冰形式。他說:尋找冰20的比賽開始了。我希望我的研究隊能發表的發現。