最近，科學家們終於發現了一種全新的水冰（超離子水），它是同時既是固體和液體的水。這能夠讓我們更了解這種地球上最為常見的物質，並促進新材料的開發。
超級離子水的想法實際上在幾十年前就已經提出。據說它存在於天王星和海王星這些行星的內部，但直到今天都沒有人能夠在實驗中證明它的存在。
新研究中，科學家通過一種高壓冰和一系列強大的雷射脈衝製造出超離子水。
這種組合提供了地球上自然界中沒有的溫度和壓力條件，讓我們第一次真正地看到了這種神秘的水。
加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的物理學家馬裡烏斯·米洛表示：「這些實驗極具挑戰性，能從這些數據中學到很多東西，實在令人興奮。我們花了大約兩年的時間進行測量，而另外兩年時間則用來開發數據分析方法。」
水分子是由兩個氫原子和一個氧原子組成的V型結構。分子間的微弱作用力在冷卻時變得更加明顯，當水凍結時，分子斷裂分離。
在超離子水冰中，高強度的熱量使水分子中原子間的化學鍵斷裂，留下氧原子的固體晶體結構，並在它們之間形成氫核或離子流，同時產生固體和液體。
這可以說是一種很奇怪的物質狀態。
首先，研究人員將水穿過兩個金剛石層，形成一種特殊的稱為「冰VII」的冰，進而製造出超過一百萬倍於地球的壓力條件。在室溫下，這種冰仍為固體狀態。
在另一間實驗室中，它們用持續100-200億分之一秒的雷射衝擊波穿過這種冰，造成足以產生超離子水冰的極端條件。這就是所謂的衝擊壓縮。
冰最初的預壓縮使研究人員能夠在冰全部蒸發之前將冰推向更高的溫度。
通過捕獲冰的光學外觀，科學家們得以確定其中是離子而不是電子在材料中移動，因為它呈現出不透明狀態，而非閃亮的樣式。
現在，我們知道了超離子水冰的存在。它可以幫助解釋天王星和海王星那非常偏離中心的磁場。
同時，這也是分子如何在極端的溫度和壓力條件下發揮作用的例子，頗具價值。我們甚至可以通過掌控分子的具體反應來設計具有特定屬性的新材料。
作為研究人員之一的塞巴斯蒂恩介紹：「由於可用計算資源的增加，我覺得我們已經來到一個轉折點。現在正處於大量模擬都能夠運行的階段，這使我們可以在極端條件下繪製大部分相關材料的相位圖，有效地支持實驗工作。」
目前，相關研究已於2月5日發表在學術期刊《自然·物理》上。