Физики Université Paris-Saclay провели исследование поведения воды при высоких давлениях и обнаружила неожиданную последовательность фазового перехода. В диапазоне давлений от 1,5 до 2,1 гигапаскаля сначала образуется лед-VII, а только затем — лед-VI, что противоречит ранним предположениям о фазовом поведении воды. Это открытие объясняется схожестью метастабильной воды и структуры льда-VII, из-за чего энергия перехода между этими фазами оказывается ниже, чем при образовании льда-VI.
Согласно порталу Nature, для проведения эксперимента ученые использовали метод динамического сжатия воды в пьезо-алмазной наковальне, где давление плавно увеличивалось в течение нескольких миллисекунд. Используя рентгеновскую дифракцию с временным разрешением, исследователи наблюдали, как пересжата вода превращается в лед-VII, минуя стадию образования стекловидного льда или других кристаллических фаз. Это стало возможным благодаря квазиизотермическому пути сжатия, при котором исследователи тщательно контролировали скорость роста давления — от 0,1 мс до 100 мс.
Исследование проливает свет на давнюю загадку о фазовом поведении воды при высоких давлениях. Несмотря на то, что лед-VI считается стабильным в диапазоне 1,6-2,0 ГПа, кристаллизация льда-VII происходит первой, после чего наблюдается постепенная эволюция структуры в смесь льда-VI и льда-VII. Этот процесс помогает разрешить ранее выявленные противоречия в данных по фазовым переходам воды под высоким давлением.
Результаты исследования открывают новые горизонты в изучении поведения воды и льда при экстремальных условиях, что может иметь важное значение для науки о материалах и исследования планет с экстремальными климатическими условиями.
