Хіміки створили рекордно кубічний лід

Міжнародна група вчених під керівництвом хіміків з Університету штату Огайо змогла отримати лід з рекордно високою часткою кубічної структури. Такий вид льоду вважається метастабільним і практично не зустрічається в природі. Імовірно, явище гало частково обумовлено утворенням льоду з такою структурою в атмосфері. Дослідження опубліковано в журналі.

Лід існує в різних модифікаціях: аморфних і кристалічних. Зазвичай вода утворює лід з гексагональною структурою, який прийнято називати I_h. Але існує і кубічна модифікація льоду I_c. Вона метастабільна, тобто стійка в досить вузьких умовах, і при нагріванні переходить у форму I_h. В реальності дві ці структури співіснують, і отримати лід, що повністю складається зі структури I_c ще нікому не вдавалося. Попередній рекорд був поставлений в 2014 році, тоді зміст кубічної модифікації склав близько 73 відсотків.

Тепер же хімікам вдалося збільшити цей показник практично до 80 відсотків. Щоб досягти цього, дослідники пропускали газоподібну суміш азоту і води через вузьке сопло. Завдяки такій конструкції вченим вдалося досягти надшвидкого охолодження. Швидкість вильоту суміші з сопла збільшувалася в десятки разів і перевищувала швидкість звуку. Оскільки сопло розширювалося, газ дуже швидко збільшувався в обсязі, а, отже, практично миттєво охолоджувався. У результаті утворювалися переохолоджені краплі води, які кристалізувалися за приблизно одну мільйонну частку секунди.

Дослідники вивчили отримані кристали розміром близько 10 нанометрів за допомогою рентгенівської дифракції. З'ясувалося, що ступінь кубичності, яку можна вважати еквівалентною частці кубічної структури, склала 0.78 0.05.

Вчені сподіваються, що їх дослідження допоможе дослідникам, які займаються моделюванням взаємодії сонячних променів з атмосферою, яка в свою чергу необхідна для розуміння процесів зміни клімату.

Минулого року американські дослідники за допомогою моделювання передбачили існування рекордно легкої форми льоду з щільністю менше 0,6 грам на кубічний сантиметр, порівняно з більш ніж 0,9 у звичайного льоду.