Учёные из Корейского научно-исследовательского института стандартов и науки (KRISS) обнаружили новую, 21-ю фазу кристаллического льда. Она формируется при давлении выше 2 ГПа и комнатной температуре. Ее назвали Ice XXI, передает издание Eurekalert.
Открытие помогает глубже понять процессы кристаллизации, создаёт возможности для разработки новых материалов и проливает свет на процессы в недрах ледяных планет, таких как спутники Сатурна и Юпитера.
Новую фазу удалось выявить благодаря наблюдению многократного замерзания и таяния воды на микросекундном масштабе. До этого было известно 20 кристаллических и две аморфные фазы льда, которые меняются в зависимости от температуры и давления. Сложная зона фазовых переходов расположена между 0 и 2 ГПа, где быстро сменяются более десяти различных фаз. Южнокорейские исследователи зафиксировали Ice XXI на верхней границе этого диапазона — при комнатной температуре и давлении 2 ГПа (около 20 тыс. атмосфер).
Для эксперимента использовалась динамическая алмазная наковальня (dDAC), которая равномерно сжимает образцы воды за миллисекунды. Традиционные наковальни действовали медленнее, что приводило к неравномерной кристаллизации. Установленные на dDAC пьезоэлектрические датчики позволяли отслеживать давление и поведение воды в реальном времени.
Создание льда XXI проходило в лабораторных условиях: сначала исследователи получали кристалл фазы VI, а затем с помощью европейского рентгеновского лазера на свободных электронах (European XFEL) наблюдали новые пути кристаллизации, включая ранее неизвестную форму Ice XXI.
Лёд XXI отличается уникальной структурой: его элементарная кристаллическая ячейка имеет форму плоской равносторонней коробки. Эта форма считается самой необычной среди всех известных кристаллов льда и открывает новые перспективы для материаловедения и планетологии.
