Ученые предсказали существование самой легкой формы льда

Конфигурация предсказанной новой формы льда.

Иллюстрация: Yingying Huang и Chongqin Zhu, Science Advances, 2016

Ученые из Университета Небраски-Линкольна предсказали существование семнадцатой формы льда с рекордно низкой плотностью. Результаты работы были опубликованы в журнале Science Advances.

Новая форма льда, согласно исследованиям ученых, при обычных условиях представляет собой клатрат s-III — кристаллическое соединение, в полость кристаллической решетки которого помещена «гостевая» молекула другого вещества. Однако при экстремально отрицательном давлении клатрат может существовать в виде чистого льда. Если это будет экспериментально доказано, то s-III станет семнадцатой фазой льда.

С помощью теории функционала плотности и алгоритма Монте-Карло ученые определили физические параметры кристаллической решетки s-III. Она должна состоять из двух больших полостей в виде правильного многогранника и шести маленьких декаэдральных полостей. Объем больших полостей настолько велик, что структура не может оставаться стабильной без включения в нее посторонних молекул, например, C20H20. Лишь при отрицательном давлении в -3411 бар и температуре в 27 °С, как показали полученные химиками фазовые диаграммы, лед сможет сохранить свою структуру без примесей. Плотность s-III, как показали расчеты, составляет 0,593 грамм на кубический сантиметр.

Всего экспериментально установлено существование 16 форм льда. Такое свойство образовывать различные фазовые состояния объясняется наличием легко перестраиваемых водородных связей. Лед XVI среди других экспериментально полученных форм имеет самую маленькую плотность в 0,81 грамм на кубический сантиметр. Также предсказано существование многих других фаз льда, которые ожидают своего экспериментального получения.

Александр Еникеев

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.