新型氫水化合物 被看作是有序冰的無序結構

2021-01-08 財富頭條網

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固態水分子由於氫鍵的存在傾向於形成三維框架結構。在自然或人造的極端條件下,水分子很可能與其他氣體小分子發生締合,從而產生各種各樣的構型和結構。純水在低於400萬大氣壓以及77K—300K的溫度壓力區間,以存在至少3種非晶相及16種晶相而聞名,具有非常複雜的相圖。這種結構的多樣性也適用於不同的水合物。氣體分子可以通過範德華力與水的籠型結構的相互作用,形成穩定的氣體水合物,使得水本身也成為一種具有潛力的儲氣/氣體分離的材料,例如在深海沉積物等中存在大量的天然氣水合物。而氫水合物在行星的形成和演化中則起著至關重要的作用。

研究表明,在120萬大氣壓和298K溫度下,純氫與純水形成一種新型水合物,水合物中氧原子亞晶格的排布與純水的固體相中氧原子相同,而水合物中氫分子位於氧原子構成的六環形空腔中,整個水合物的空間對稱性滿足三角R3c或R-3c空間群(質子有序或無序),其分子式組成為(H2O)·6H2。

拉曼光譜和理論計算揭示了本研究揭示的新相C1'中的氫無序性質,其不同於眾所周知的有序相C1,這種新結構在壓力升高或溫度降低後會轉變為C1相。它也可以被看作是有序冰的無序結構,與其他所有已發現的有序冰結構均不同,是一種新型無序冰結構。

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