Phát hiện sự tồn tại cấu trúc tinh thể mới của băng chưa từng được biết

Không phải tất cả nước đá đều giống nhau. Sự sắp xếp của các phân tử thực tế thay đổi đáng kể dựa trên điều kiện áp suất và nhiệt độ mà nó hình thành.

Chúng ta đã biết 18 trong số các giai đoạn riêng biệt của băng, một số xuất hiện tự nhiên, một số chỉ thấy trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Để tìm hiểu rõ hơn, ba năm trước một nhóm các nhà nghiên cứu đã chỉnh sửa một trong những cấu trúc băng hiện có, biến nó thành một dạng mà họ gọi là băng β-XV.

Mới đây, các thành viên của nhóm nghiên cứu mới tuyên bố đã xác định được cấu trúc tinh thể chính xác của nó, trả lời các câu hỏi về cách hình thành và đặt tên là băng XIX.

Loading...

Khám phá này có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách thức băng hình thành và hoạt động trong các điều kiện rất khác so với những điều kiện được tìm thấy trên Trái đất.

Phát hiện sự tồn tại cấu trúc tinh thể mới của băng chưa từng được biết
Loại băng mới có tên gọi là băng β-XV.

Băng mà bạn nhìn thấy trong tủ đông, hoặc rơi từ trên trời xuống dưới dạng bông tuyết hoặc mưa đá là loại băng tự nhiên phổ biến nhất trên Trái đất. Đây được gọi là băng I, và các nguyên tử ôxy của nó được sắp xếp trong một mạng lưới hình lục giác. Tuy nhiên, cấu trúc khác về mặt hình học, với các nguyên tử hydro bị rối loạn hơn nhiều.

Khi nước đá I được làm lạnh theo một cách nhất định, các nguyên tử hydro có thể được sắp xếp theo chu kỳ, ngoài các nguyên tử ôxy. Đây là cách các nhà khoa học trong phòng thí nghiệm có thể tạo ra các kiểu khác nhau của băng có mạng tinh thể phân tử có trật tự hơn nhiều so với dạng mẹ bị rối loạn của chúng.

Một nhóm các nhà hóa học vật lý tại Đại học Innsbruck ở Áo đã nghiên cứu băng VI được một thời gian. Đây là một trong những dạng băng có thể được tìm thấy trong tự nhiên, nhưng chỉ chịu áp suất rất cao, gấp 10.000 lần so với áp suất khí quyển ở mực nước biển (khoảng 1 gigapascal), chẳng hạn như băng được tìm thấy trong lớp phủ của Trái đất, hoặc được bao bọc xung quanh lõi của Mặt trăng Titan của sao Thổ.

Sắp xếp theo thứ tự hydro, băng XV chỉ được phát hiện cách đây khoảng một thập kỷ. Nó được tạo ra bằng cách làm lạnh băng xuống dưới 130 Kelvin (-143 độ C, -226 độ F) ở áp suất khoảng 1 gigapascal.

Một vài năm trước, bằng cách thay đổi quá trình này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại băng khác. Họ làm chậm quá trình làm mát và hạ nhiệt độ xuống dưới 103 Kelvin, đồng thời tăng áp suất lên 2 gigapascal. Điều này tạo ra một sự sắp xếp thứ hai của các phân tử hydro khác biệt với băng XV, là thứ mà họ đặt tên là băng β-XV.

Để tìm ra thứ tự của các nguyên tử trong mạng tinh thể, các nhà khoa học cần phải phân tán neutron từ các hạt nhân, vì vậy các nguyên tử hydro bình thường sẽ không cắt nó.

"Thật không may, điều này cũng làm thay đổi quy mô thời gian trong quá trình sản xuất băng", nhà hóa học vật lý Thomas Loerting của Đại học Innsbruck cho biết.

Nhưng nghiên cứu sinh tiến sĩ Tobias Gasser sau đó đã có ý tưởng quan trọng hơn đó là thêm một vài phần trăm nước bình thường vào nước nặng. Điều này hóa ra lại giúp tăng tốc độ rất nhiều.

Cụ thể, nó cho phép nhóm nghiên cứu thu được dữ liệu neutron mà họ cần để ghép cấu trúc tinh thể lại với nhau. Nó khác với băng XV, trở thành một vị trí chính thức như là giai đoạn thứ mười chín được biết đến, băng XIX.

"Điều này cũng có nghĩa là lần đầu tiên có thể nhận ra sự chuyển đổi giữa hai dạng băng có trật tự trong các thí nghiệm", Loerting nói.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Mất bao lâu để chúng ta yêu một người?

Mất bao lâu để chúng ta yêu một người?

Trong cuộc sống, chúng ta dễ dàng bắt gặp những người rơi vào tình yêu chỉ sau một vài tuần gặp gỡ, nhưng cũng không ít trường hợp ở bên nhau nhiều tháng vẫn không thể phát triển.

Đăng ngày: 19/02/2021
Máy lạnh không mang Oxy, sao ta vẫn sống nếu mở máy lạnh ở phòng đóng kín?

Máy lạnh không mang Oxy, sao ta vẫn sống nếu mở máy lạnh ở phòng đóng kín?

Trong gia đình, máy lạnh hay còn gọi là máy điều hòa có cấu tạo là hệ khép kín gồm dàn lạnh lắp trong nhà và dàn nóng lắp bên ngoài để trao đổi nhiệt.

Đăng ngày: 19/02/2021
Săn lùng món ăn

Săn lùng món ăn "kinh dị" làm từ... ấu trùng kiến

Escamol là món ăn kinh dị được chế biến từ ấu trùng và trứng nổi tiếng của Mexico đã thu hút thực khách khắp nơi trên thế giới.

Đăng ngày: 19/02/2021
Kinh ngạc sinh vật có thể xâm lược và biến hành tinh khác thành... Trái đất

Kinh ngạc sinh vật có thể xâm lược và biến hành tinh khác thành... Trái đất

Căn cứ ngoài hành tinh với những điều kiện tương tự Trái đất có thể thành hiện thực nhờ một trong những sinh vật cổ xưa nhất địa cầu: vi khuẩn lam.

Đăng ngày: 19/02/2021
Sa mạc nào nóng nhất trên Trái đất?

Sa mạc nào nóng nhất trên Trái đất?

Có thể không nhiều người biết sa mạc Dasht-e Lut của Iran. Nó chỉ là sa mạc lớn thứ 25 trên thế giới nhưng lại giữ kỷ lục về mức cao nhất về nhiệt độ bề mặt từng được ghi nhận, trên 70 độ C.

Đăng ngày: 19/02/2021
Phát hiện mới về thiên thạch gây tuyệt diệt loài khủng long

Phát hiện mới về thiên thạch gây tuyệt diệt loài khủng long

Hai nhà thiên văn học tại Harvard tuyên bố họ đã tìm ra lời giải cho bí ẩn bấy lâu nay về nguồn gốc của thiên thạch khiến cho khủng long tuyệt chủng.

Đăng ngày: 18/02/2021
Tháng

Tháng "bảo nguyệt khố" 823 năm mới có một lần là gì?

Mới đây, phát hiện mới nhất về tháng 2/2021 – tháng " bảo nguyệt khố" của cư dân mạng khiến nhiều người không khỏi ngỡ ngàng, bất ngờ.

Đăng ngày: 18/02/2021
Tiêu điểm
Khoa Học News