Физики из Китая и Великобритании при помощи моделирования показали существование новых фаз соединения воды с гелием, в частности, суперионное состояние, в котором материя одновременно проявляет некоторые свойства и твердого вещества, и жидкости.
Об этом сообщает Nature Physics.
Суперионное состояние льда можно сравнить с обычным металлом, так как оно обладает почти такой же высокой проводимостью, только вместо электронов за ток отвечают ионы водорода.
Его существование впервые было теоретически предположено около 40 лет назад, но лишь в 1990-х начали появляться первые экспериментальные подтверждения. Детальное строение кислородной кристаллической решетки этого вещества было получено методами рентгенографии совсем недавно.
Суперионная фаза интересна как для фундаментальной науки, так и с точки зрения приложений. В частности, выдвигались идеи, что вещество в таком состоянии находится в недрах ледяных гигантов, таких Уран и Нептун.
Теоретические оценки показывают, что между каменным ядром и внешними оболочками таких объектов могут складываться подходящие условия для образования суперионных фаз в смесях таких веществ, как вода, аммиак и метан.
С прикладной точки зрения изучение суперионного льда может способствовать развитию технологий накопления химической энергии. С химической точки зрения ионы водорода и лития похожи, поэтому суперионная проводимость и диффузия водорода представляет хорошую модель ионной проводимости в аккумуляторах.
Физики из Китая и Великобритании в новой работе теоретически исследуют свойства смеси гелия с водой при высоких давлениях. Мотивацией к такому выбору компонентов является распространенность гелия во Вселенной, в том числе в составе планет-гигантов, вроде Урана и Нептуна.
Первые надежные лабораторные свидетельства существования суперионного льда были предсказаны при высоких давлениях соединения гелия с железом и кислородом, которые могут существовать в мантии Земли.
Физические свойства воды остаются не до конца изученными: недавно ученым впервые удалось получить фазу жидкой воды пониженной плотности, а эксперимент по сжатию льда не подтвердил теорию строения воды как смеси двух жидкостей.
Читайте также: Ученые опровергли миф о развитии интеллекта.
