Odkrili novo vrsto ledu

Vodo sicer poznamo v treh agregatnih stanjih, a njen fazni diagram je mnogo zanimivejši. Led, čeprav je na Zemlji skoraj izključno v eni obliki, ni en sam, temveč odvisno od pogojev obstaja v skoraj dvajsetih različnih oblikah, večinoma kristaliničnih. Raziskovalci z Univerze v Chicagu in Nacionalnega laboratorija Argonne pa so sedaj podrobneje opisali še eno novo obliko ledu. Superionski led obstaja pri visokih temperaturah in tlakih, v naravi pa najverjetneje v središču Neptuna in Urana.

O odkritju pišejo v novi številki revije Nature Physics. Raziskovalci so z eksperimentalnimi metodami rentgenske difrakcije pri visokih temperaturi in tlaku in spektroskopskimi meritvami pokazali, da superionski led resnično obstaja, s čimer so potrdili opažanja iz leta 2019. Superionski led oziroma faza XVIII sestavlja rešetka kisikovih atomov, okrog katerih se prosto gibljejo vodikovi atomi. To se zgodi zaradi visokih tlaka in temperature.

V zadnji raziskavi so vodo močno stisnili v diamantni celici, s čimer je možno doseči tlake več deset gigapaskalov (več sto tisoč atmosfer). Čeprav so simulacije kazale, da bi superionski led lahko obstajal šele pri tlakih nad 50 GPa, so ga eksperimentalno sedaj našli že pri 20 GPa. O novi vrsti ledu je še vedno precej neznanega, vemo pa, da je gostejša od vode, črne barve, stabilna pri visokih temperaturah in električno prevodna. V eksperimentu so šli do 150 GPa in 6500 K. Pod 20 GPa obstaja le led VII, ki se hitro raztali, ko temperatura zraste. Pri tlakih 20-60 GPa pa se pri segrevanju od 900 do 1900 K pojavi fazni prehod ledu VII v strukturo s telesno centrirano osnovno celico (bcc), pri še višjih temperaturah pa v ploskovno centrirano (fcc). Rezultati torej kažejo na obstoj kar dveh oblik superionskega ledu (fcc in bcc).