حل ساختار بلوری شکل جدید و عجیب یخ

صدا و سيما

بروزرسانی 1399/12/12 - 22:50

صدا و سيما/ به دليل روش‌هاي مختلفي که مي‌توان اتم‌ها را درون مواد قرار داد، يخ مي‌تواند به اشکال بسيار بيشتري از آنچه به عنوان يخ I شناخته شود، نوعي که همه ما با آن آشنا هستيم. دانشمندان در واقع ۱۸ نوع ماده مختلف را طبقه بندي کرده اند که هر کدام ساختار بلوري منحصر به فرد خود را دارند و اکنون نوع ديگري به نام ice XIX را به اين ليست اضافه کرده اند.
يخ I يخي است که در زمين و در يخ و برف تشکيل مي‌شود و به عنوان تنها نوع يخي که به جز آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي در سطح سياره ما پيدا خواهيد کرد، تنها است. اشکال ديگر، مانند يخ VI و VII، کشف شده است که در اعماق گوشته زمين قفل شده در داخل الماس‌هايي که با گذشت زمان به آرامي به سمت بالا رانده مي‌شوند، ايجاد شده است، در حالي که انواع ديگر را مي‌توان در سيارات و قمر‌هاي ديگر يا در فضا يافت.
اين انواع مختلف يخ در پاسخ به فشار‌ها و درجه حرارت‌هاي مختلف تشکيل مي‌شود که به شکل چيدمان اتم‌هاي اکسيژن و هيدروژن و مولکول‌هاي آب در آن‌ها شکل مي‌گيرد. دانشمندان دانشگاه اينسبروک اتريش سالهاست که اين روند را تجربه مي‌کنند و روند توليد يخ VI را که به طور معمول تحت فشار زياد ايجاد مي‌شود، اصلاح مي‌کنند تا ببينند چه عواملي رخ مي‌دهد.
دانشمندان چندين سال پيش با کند کردن روند خنک سازي و افزايش فشار حتي بيشتر، به موفقيت بزرگي دست يافتند. اين روش منجر به تشکيل نوع ديگري از يخ شد، که ترتيب متفاوتي از اتم‌هاي هيدروژن را نشان مي‌داد.
توماس لورتينگ نويسنده اين مطالعه گفت: در آن زمان ما شواهد روشني يافتيم که اين يک نوع سفارش يافته جديد است، اما ما قادر به توضيح ساختار بلوري نبوديم.
لورتينگ و همکارانش مطالعه اين فرم جديد يخ را که يخ XIX لقب گرفته است ادامه داده اند و اکنون با استفاده از تکنيکي به نام پراش نوترون موفق به تأييد ساختار بلوري آن شده اند. تيم تحقيق اين مورد را به يافتن سوزن در انبار کاه تشبيه کرده است، بايد هزاران نامزد را قبل از رسيدن به ساختار بلوري صحيح مرتب کند، که توسط يک گروه تحقيقاتي متفاوت در ژاپن در آزمايش‌هاي جداگانه تاييد شد.

اين ممکن است نوزدهمين نوع يخ باشد که دانشمندان تأييد کرده اند، اما اين کشف اولين مورد مهم را بشارت مي‌دهد. يخ XIX شباهت‌هاي قابل توجهي با XV دارد، در حالي که شبکه اکسيژن يکسان است، هرچند که اتم‌هاي هيدروژن به گونه‌اي متفاوت مرتب شده اند. به گفته محققان، اين يخ XV و يخ XIX اولين زوج خواهر و برادر در فيزيک يخ هستند.
اين همچنين بدان معني است که براي اولين بار اکنون مي‌توان در آزمايش آزمايش انتقال بين دو فرم يخ مرتب را درک کرد.
اين تحقيق در مجله Nature Communications منتشر شده است. توماس لورتينگ نويسنده اين مطالعه گفت: در آن زمان ما شواهد روشني يافتيم که اين يک نوع سفارش يافته جديد است، اما ما قادر به توضيح ساختار بلوري نبوديم.