[科普中国]-日本科学家称特定条件可使水冰似棉花糖一般蓬松

新华社北京９月１１日电 日本科学家最近发表论文说，在负压和超低温条件下，水冰可能会像棉花糖一样，以蓬松轻盈的形式稳定存在，这类前所未知的“气凝胶冰”是已知密度最低的冰。

日本冈山理科大学对３００多种可能的晶体结构进行分子动力学模拟，研究它们在负压条件下的性质，提出了气凝胶冰的设想。他们认为，在温度接近绝对零度的负压环境中，气凝胶冰是固态水最稳定的形式。相关论文发表在美国《化学物理杂志》上。

在不同温度和压力下，冰晶体里的水分子能以不同形式排列，地球上的普通冰有着六角形晶体结构。人们已在实验室中发现了１７种冰结构，其中只有两种的密度低于普通冰。气凝胶冰如能制备出来，将成为冰的第１８种形式，帮助理解极端条件下水分子的性质。

此前研究认为，如果水分子排列成沸石或气体水合物晶体那样的“笼架”结构，有可能形成稳定的冰。冈山大学研究人员模拟了２１９种沸石结构和８４种气体水合物结构，并对沸石结构进行改造，使其变得更加疏松，设计出了气凝胶冰结构。

在气凝胶冰晶体里，水分子就像立柱一样，支撑起天花板与地板之间广阔的空间。模拟显示，密度约为液态水的一半时，气凝胶冰比任何沸石结构的冰都要稳定，进一步改造结构还能使密度更低。