发现通过球磨形成的新形式的“中密度”无定形冰

研究人员报告称，在低温下球磨“普通”冰（这一过程涉及剧烈摇动充满冰和钢珠的低温冷却容器）会产生一种以前未被发现的无定形冰，其密度接近液态水。这些发现表明，水在低温时的状态比以前所认识的要更为复杂，这不仅对我们理解水及其奇异且无法解释的异常状态具有意义，而且对我们理解整个宇宙中水的存在和功能也有启发。冷冻水可以有多种形式。水冰已知有20种常见相或结晶相以及有至少两个无定形的家系。与普通冰不同（其分子规则排列于六边形晶格中），无定形冰缺乏高度有序的晶体结构。虽然地球上冻结的水几乎都以结晶冰形式存在，但无定形冰可能是整个宇宙中最常见的水结构。无定形冰通常可以其密度来区分：低密度无定形冰的密度为0.94g/cm³，而高密度无定形冰则始于1.13g/cm³。然而，结晶冰和无定形冰的密度都接近液态水（~1g/cm³）。这种密度差距是我们目前对水理解的基石。Alexander Rosu-Finsen和同事现在证明，在接近-200摄氏度（77开氏度）的温度下球磨普通冰会产生密度为1.06±0.06g/cm3的“中等密度”无定形冰（MDA）。球磨已被用于制造其它非晶态材料（如金属合金和无机化合物），但此前尚未将球磨应用于冰。Rosu Finsen等人使用各种实验技术和计算模拟对这种新型冰的性质进行了评估和表征，揭示了其截然不同的结构和独特的力学属性。据作者披露，这些发现对MDA的结构性质提出了有趣的新问题，其中包括它是否代表了液态水的真玻璃态。