美国科学家发现水的新形态

美国科学家发现水的新形态

美国科研人员在远低于正常冰点的温度下,对液态水进行历史上首次研究后得出结论认为,过冷水是两种液体合二为一的产物。相关研究结果发表在《科学》期刊。

水具有一种有趣的性质,就是非常“不乐意”被冻结。其他液体会在到达凝固点后立即开始逐渐变成固态,但水会“抵抗”到最后。水的凝固通常需要结晶核,也就是矿物或者有机来源的悬浮颗粒。

美国能源部太平洋西北国家实验室的研究人员决定进行测试:如果没有这些颗粒,那么水在多少度时还会保持液态。科学家在实验室用激光破坏薄冰膜,从而形成过冷的液态水,之后利用红外光谱跟踪温度从135 K到245 K(零下138到零下28摄氏度)的过冷水的全部最细微阶段。

在相态的“静止画面”中,科学家发现,过冷情况下,水会凝结成高密度的液相。这一液相会与普通的液相继续共存。在这种情况下,随着温度从190K升高到245K,高密度液体的比例会迅速下降。

研究作者格雷格·金梅尔(Greg Kimmel)表示:“我们证明,在非常低的温度下,液态水不仅相对稳定,而且还以两种结构形式存在。这一研究发现可以解释长久以来关于过冷水是否总是在平衡之前就结晶的争论。答案是否定的。”

研究作者首次通过实验证明,过冷水可以处于稳定的两相液-液态,并且两种液态的比例随温度而变化。此前认为,在过冷的情况下,水一定会变成固态。

美国科学家发现水的新形态

这项工作得到了美国能源部科学办公室的支持。脉冲激光和红外光谱测量是在EMSL(环境分子科学实验室)进行的,该实验室是位于PNNL的DOE科学办公室的用户设施。

上一篇:

下一篇:


标签