作者:马琰铭等 来源:《自然—通讯》 发布时间:2011-12-5 14:14:24
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超高压下可形成离子冰

 

 图 1,冰在1400万大气压下的晶体结构
 
冰是水的固态形式,广泛存在于处于超高压状态下的行星内部。因此,研究超高压下冰的存在形式(即晶体结构)对于理解行星内部构造以及行星内部物质的物理和化学性质具有重要的意义。至今,在压力-温度维度区间,实验上已经确定了的冰的存在形式总计有15种,但若以化学成键方式归类,可以归为三类:第一类是冰的最普遍存在方式,H2O分子间通过弱的氢键相结合;第二类是在压力作用下H2O分子间的氢键发生对称化,形成原子相的冰;第三类是处于高温和高压条件下的超离子态冰,此时氧原子固定在晶格格点上,但氢原子受高温(>2000 K)的激发脱离氧的束缚自由运动。
 
冰是否会以其他化学成键形式存在一直是学术界重点关注的问题。最近,吉林大学马琰铭研究组利用自主发展的卡利普索(CALYPSO)晶体结构预言技术(http://nlshm-lab.jlu.edu.cn/~calypso.html ),理论预言冰在低温条件下,可以在超高压力(>1400万大气压)驱动下形成由(OH)-和(H3O)+单元构成的具有部分离子性的冰(如图1所示),其中(OH)-和(H3O)+单元之间存在相对较弱的共价相互作用。研究成果发表在2011年11月29日出版的《自然—通讯》期刊上,详见http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n11/full/ncomms1566.html
 
该工作由吉林大学独立完成,并得到了国家自然科学基金委和科技部的资助。(来源:吉林大学超硬材料国家重点实验室 王晖)
 
 
 
 
 
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