科学家发现“冰19” 刷新人们的传统认知

　　目前，科学家确定了第19种形式的水冰物质，这种稀有冰奇异的四面晶体被称为冰19，是在超低温和超高压条件下形成的。冰19只存在于实验室，但研究人员表示，该物质透露了更多其他形式的冰。这些冰可以在地板深处和非常冷的行星和卫星表面得到。

　　该研究负责人、奥地利因斯布鲁克大学物理化学教授托马斯洛尔汀表示，要命名新的冰形式，必须正确说明其晶体结构。这意味着找到最简单的晶体重复结构，所有的原子都在这个结构的哪里，这个晶体结构的对称性是什么样的?只有了解了以上的全部情况，才能给冰晶起名，现在给冰19起名。

　　2月18日，洛尔汀和同事在《自然通信杂志》上发表了研究报告，说明了这种新形式的冰结构，与此同时，日本的研究者也进行了研究证明了这一发现。

　　新的冰形式。

　　大部分人都熟悉美丽的六面雪花，反映了形成冰晶中氧气的六边形排列，但规则的六面冰晶——冰1，实际上只是多种冰的形态之一，被称为多晶形，直到最近，人们才正式确认了18种不同形态的冰。地球上只有六面冰很常见，冰看起来很简单，但是是复杂的结构。例如，在六面冰晶水分子中，只有氧原子才能形成六面冰晶结构，冰1在冰术语中成为无序或被破坏的冰晶，这种无序冰的特性之一是在压力下变形，这就是冰川流动的原因。

　　相比之下，冰的其他几种形态中的氢原子也有自己的晶体模式，称为氢序或h序，与无序冰晶不同的是，h序非常脆，不变形而破裂。

　　科学家发现冰19更新了人们的传统认知。

　　这是冰6的模型，红蓝大球体代表氧原子，小球体代表氢原子。

　　在这些条件下，发现的冰19形式上是h序冰晶，实际上是无序冰的h序形式，也称为冰6，存在随机类型的氢原子，冰6有另一种h序多形性冰15，氢原子的排列完全不同。

　　洛尔汀说:冰6、冰15、冰19在密度方面非常相似。共享同样的氧原子网络，但氢原子的位置不同。这是第一次发现冰的多晶型之间有这样的关系，实验结果可以在两种形态之间转换。

　　晶体结构。

　　洛尔汀的研究团队在3年前的实验中制造冰19，将冰15冷却降低到零下170度，将压力大幅度提高到2吉帕斯卡。但而，他们对冰晶结构的细节一无所知，直到他们能够通过一个叫做中子衍生的过程来分析，这个过程可以通过反射中子流来揭示材料的原子结构，并检查其产生的衍生图案。

　　通常情况下，中子派生需要用含有额外中子的重水代替样本中的水，但洛尔汀表示，纯重水不适合冰19实验。冻结的速度很慢，这个突破是在重水中加入一部分普通的轻水，产生的水很快就会冻结，但还是允许中子派生。

　　罗尔汀说，水冰结构是研究氢键自然属性的关键，这一点还没有完全理解。理解宇宙天体也很重要。例如，体积庞大的冰超级明星著名演员星和海王星、木卫二、木卫一和木卫三，在这里发现其他冰晶形态。

　　在天体物理学中，洞察冰相的密度和属性，了解这些地外天体的冰幕和冰核的结构特征是非常有趣的。

　　现在有很多冰的多晶结构，冰19成为奥地利因斯布鲁克大学自1980年代以来发现的第6种冰的多晶结构，洛尔汀希望在研究队伍的未来发现新的水冰形式。他说:寻找冰20的比赛开始了。我希望我的研究队能发表的发现。