Hurtig dekomprimeringsnøgle til fremstilling af flydende vand med lav densitet

Vand udgør mere end 70 procent af vores planet og op til 60 procent af vores kroppe.

Vand er så almindeligt, at vi tager det for givet. Alligevel har vand også meget mærkelige egenskaber sammenlignet med de fleste andre væsker. Dens faste form er mindre tæt end dens flydende form, derfor flyder is; dens særlige varmekapacitetsprofil har en dyb indvirkning på havstrømme og klima; og det kan forblive flydende ved ekstremt kolde temperaturer.

Udover almindeligt vand og vanddamp, eller damp, der er mindst 17 former for vandis, og to foreslåede former for superkølet flydende vand.

Nyt arbejde fra Carnegie højtryks geofysikere Chuanlong Lin, Jesse Smith, Stanislav Sinogeikin, og Guoyin Shen fandt beviser for de længe teoretiserede, vanskeligt at se lavdensitets flydende fase af vand. Deres arbejde udgives af Procedurer fra National Academy of Sciences .

Den normale tæthed af vand er et gram vandmolekyler pr. Kubikcentimeter. Undersøgelser af anomalier i vands adfærd har indikeret eksistensen af ​​flydende vand med både lavere og højere tætheder end denne standard. Men det har været svært at observere disse fænomener eksperimentelt.

Hvert molekyle har det, der kaldes et fasediagram - en slags diagram, der angiver, hvordan dets bulkmolekylære struktur ændrer sig under forskellige temperatur- og trykforhold. De dele af fasediagrammet, hvor lavdensitetsvand menes at forekomme, er notorisk vanskelige at udforske, det såkaldte "vandets ingenmandsland, "fordi de kræver en vej gennem en række meget specifikke, meget vanskelige forhold.

Men Carnegie-teamet var i stand til at observere lavdensitetsvand som en mellemfase ved hjælp af en nyudviklet teknik til hurtig dekompression til at vende højtryks-krystallinsk fase-is-VIII til den diamantlignende is-Ic ved temperaturer mellem ca. -207 og- 163 grader Fahrenheit (140 og 165 kelvin).

Sofistikeret røntgenanalyse bekræftede observationen af ​​lavdensitets flydende vandfase, som kun varede i omkring et halvt sekund ved -163 grader Fahrenheit (160 kelvin).

Når is-VIII blev dekomprimeret ved moderate hastigheder, den dannede andre faser af is, hvilket indikerer, at dekomprimeringens hastighed er nøglen til at observere den flydende vandfase med lav densitet.

"Vores nyudviklede, meget hurtig dekompressionsmetode var nøglen til denne spændende observation af flydende vand med lav densitet som et mellemprodukt mellem to krystallinske faser, "Forklarede Shen.