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2017-10-01300種不同結構的低密度冰分子
574 期
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地表上冰的結構大部分為六角晶體構造,也曾在高空中發現立方體構冰 (cubic ice),而地球自然環境中僅存這兩種型態的冰。除此之外,至今已發現17種冰的類型,而它們存在於系外行星或是其他行星大氣中。近期在《化學物理學期刊》(The Journal of Chemical Physics)上,日本岡山大學Masakazu Matsumoto等人發表文章表示,固態水的分子排列方式可能多達300種。
在大氣壓力或是更高的壓力下,水分子會被擠壓成比普通冰更結實的固體,而當壓力低於大氣壓力(溫度也需控制)時,水分子內就會含有較多空氣,成為密度較低的分子。而目前已知兩種低密度冰,分別為富勒烯冰(space fullerenes ices)與沸石冰(zeolitic ices),富勒烯冰的密度是正常冰密度的80%,而沸石冰的密度則是正常冰密度的50~90%。Masakazu Matsumoto的研究團隊主要以沸石冰為基礎,重新配置所有沸石冰的結構使其密度更低,最後模擬出超過300種不同的奈米結構,而這些超低密度結構沸石冰多存在於絕對零度與極低壓力的環境下。
Takahiro Matsui, Communication: Hypothetical ultralow-density ice polymorphs, The Journal of Chemical Physics, Vol. 147, 2017.