物理学家证实了水的一种新的超离子形式的存在

科学家证实了一种超级水的水

上世纪80年代,人们才提出了超级水的假设,并首次由SISSA和ICTP的一组科学家与斯图加特的马普研究所联合进行了描述。在1999年发表在《科学》(Science)杂志上的这项研究中,学者们使用了高度精炼的逼真计算机模拟模型。Erio Tosatti和Sandro Scandolo

一种既固态又液态的原始状态:这是关于一种物质——水——的最新消息,这种物质对每个人来说都很熟悉,但对科学家来说却总是有新鲜的惊喜。它的名字是“超级水”;它不存在于地球上,但在太阳系的某些行星上,比如天王星海王星在最近发现的许多外产品上。它现在已经在自然物理学最近发表的一项研究中实验证实。上世纪80年代,人们才提出了超级水的假设,并首次由SISSA和ICTP的一组科学家与斯图加特的马普研究所联合进行了描述。在1999年发表在《科学》(Science)杂志上的这项研究中,学者们使用了高度精炼的逼真计算机模拟模型。最近的一篇关于纽约时报的一篇文章突出了两项研究研究的相关性。

确认,二十年后

“大约20年前,也就是1999年,当我们的研究发表在《科学》杂志上时,我们是第一个通过模拟来确认超onic相位存在的人,这在当时是非常先进的,”该研究的作者之一Erio Tosatti教授解释说。“新的实验结果进一步证明,尽管当时计算资源有限,我们多年前定义的理论模型能够很好地预测物理情况,而这在实验室是很难重现的。”该杂志的另一位作者桑德罗·斯堪德洛证实道。“多亏了这项研究,我们能够在实验证实之前就宣称这种超光子状态的存在。这是一项真正的成就。现在的证据已经证实,这些模型非常有效。”

什么是超水?

水分子由与氧气粘合的两个氢原子形成原子,具有V结构。在目前的研究中,它在自然物理学中出现,劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员和加州大学伯克利分校他们成功地重现了极端条件,非常高的压力和温度,在这种条件下,水处于一个特殊的阶段:超离子。Scandolo解释说:“这是一种非常有趣的状态,因为它既不是固体也不是液体:氧保持固定,而质子可以自由流动。“一方面,热削弱了氧和氢之间的键;另一方面,高压使氧气保持晶体排列,因此形成固体,而以液体形式存在的氢原子可以在其中移动。这将高压水从绝缘冰转变成导体,导体中携带电的是带正电的原子,而不是带负电的电子。Sandro Scandolo解释说:“如果我们能够在不那么严苛的条件下成功地重现这种结构,我们将拥有一个理想的电池,它的电荷可以在一个坚固的机械结构中自由移动。”

其他物质已经知道超离子相,但水却不知道。“《自然物理》杂志上的这项研究具有重要意义,因为它首次提供了在极端温度和压力条件下存在超离子状态的实验证据。”这一结果的实现得益于该领域的巨大发展,也得益于美国先进的实验技术和设施,”Scandolo说。

来自另一个世界的东西

Scandolo和Tosatti仍然未答复的问题是,如果天王星和海王星等太阳系的行星中的水是液体,固体或超级状态。事实上,这些行星的条件将有利于后一种可能性。“它会产生巨大的差异,因为它会影响这些行星中的对流现象,也会影响它们的热和机械性能,我们很少知道。到目前为止,人们必须依靠来自材料物理学的信息和模型。因此,这项研究提供了关于太阳系及超越的其他行星的额外有趣的元素,“Scandolo说。在自然物理学中到达的确认也达到了更多。“它表明,我们在该领域开发的计算和理论模拟不仅至关重要,不能在地球或其他行星中找到的极端物理情况,非常困难地重现实验,而且代表理想斯堪的洛洛的模拟工具和搜索新材料的新材料,“Scandolo总结道。

出版物:Marius Millot等,“使用冲击压缩的超级水冰的实验证据”自然物理(2018)doi: 10.1038 / s41567 - 017 - 0017 - 4

是第一个评论“物理学家确认存在新的外观形式的水”

发表评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。