Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay
  Все выпуски  

Ученые подтвердили существование суперионной формы воды



Ученые подтвердили существование суперионной формы воды
2018-02-21 17:40 zimin

Существование суперионной воды было экспериментально подтверждено учеными Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора и Калифорнийского университета в Беркли.

Гипотеза о суперионной водн была выдвинута в 1980-х годах и впервые описана группой ученых SISSA и ICTP совместно с Институтом Макса Планка в Штутгарте.  «Почти двадцать лет назад, в 1999 году, мы были первыми, кто подтвердил существование этой суперионной фазы посредством симуляций», — объясняет  Эрио Тосатти, один из авторов этого исследования. «Новый экспериментальный результат — еще одно доказательство того, что теоретическая модель, которую мы определили много лет назад, смогла, несмотря на ограниченные тогда вычислительные ресурсы, предсказать очень хорошие физические ситуации, которые трудно воспроизвести в лаборатории». Сандро Скандоло, еще один из авторов, подтверждает. «Благодаря этому исследованию мы смогли заявить о существовании суперионного состояния намного раньше, чем произошло экспериментальное подтверждение. Теперь доказательства подтвердили, что эти модели работают исключительно хорошо».

Молекула воды образуется двумя атомами водорода, связанными с атомом кислорода, с V-структурой. В  недавнем эксперименте ученые смогли воссоздать экстремальные условия —  очень высокое давление и температуру, при которых вода находится в определенной суперионной фазе. Скандоло объясняет: «Это очень интересное состояние, потому что оно не является ни твердым, ни жидким: кислород остается неподвижным, а протоны свободны в потоке». С одной стороны, тепло ослабляет связи между кислородом и водородом, но с другой стороны, высокое давление удерживает кислород, заблокированный в кристаллическом выравнивании, как твердое вещество, в то время как атомы водорода в жидкой форме могут перемещаться между ними.

Это превращает воду высокого давления из изолирующего льда в проводник, где электричество переносится положительно заряженными атомами, а не электронами. «Если нам удастся воссоздать эту конфигурацию в менее сложных условиях, у нас будет идеальная батарея с зарядами, которые свободно перемещаются внутри сплошной механической структуры», говорят исследователи. «Исследование имеет большое значение, поскольку оно впервые дает экспериментальные данные о существовании суперионного состояния воды при экстремальных температурах и давлениях. Результат стал возможным благодаря гигантским изменениям в этой области»,  сказал Скандоло.

Он добавил: «Это показывает, что расчеты и теоретические модели, которые мы развиваем в этой области, не только имеют решающее значение для прогнозирования экстремальных физических ситуаций, таких как те, которые мы находим в центре Земли или других планет, которые очень трудно воспроизвести экспериментально, но и представляют идеальные инструменты для моделирования и поиска новых материалов с оригинальными и непредвиденными практическими приложениями».



В избранное