Описана новая форма льда

Международная группа ученых описала структуру и свойства нового гидрата водорода — льда с молекулами водорода в структурных полостях, который образуется при относительно низком давлении и комнатной температуре. В перспективе его можно использовать для хранения и транспортировки водорода. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Люди постоянно встречают лед в повседневной жизни. Это одно из самых обыденных веществ для нас, об особых свойствах которого редко задумываются. Но лед — вещество очень сложное и с множеством модификаций, которые регулярно открываются до сих пор. Его физические свойства тоже могут сильно отличаться в разных условиях. Например, при высоких давлениях происходит симметризация водородных связей. Из-за этого становится невозможно выделить отдельную молекулу воды. А если давление будет низким, то проявится протонное разупорядочение. В таком случае молекулы воды могут быть по-разному ориентированы в пространстве, и в кристалле присутствуют все ориентации. Подобный вид как раз имеет привычный лед. Другая важная его особенность — способность вмещать молекулы газов, образуя газовые гидраты с отличающейся структурой. Значительная часть природного газа на Земле находится именно в таком виде. У газовых гидратов есть интересное с практической точки зрения применение — их можно использовать для хранения водорода. Дело в том, что в чистом виде водород очень взрывоопасен, а его плотность очень мала. Поэтому ученые ищут новые способы его хранения.

«Это не первая наша работа, посвященная гидратам водорода. Ранее мы предсказали состав нового гидрата водорода, где на одну молекулу воды приходилось 2 молекулы водорода. К сожалению, такой рекордный гидрат может существовать только при давлениях выше 380 тысяч атмосфер, что непрактично. Наша новая статья посвящена гидратам, которые содержат меньше водорода, но зато и существовать могут при гораздо более низком давлении», — рассказал один из авторов работы, профессор Сколковского института науки и технологий Артем Оганов.

Исследователи из России, США и Китая смогли описать структуру и свойства нового гидрата водорода. Американские и китайские ученые рассматривали свойства подобных соединений и обнаружили, что одно из них, где на три молекулы воды приходится одна молекула водорода, вело себя необычно. Понять структуру этого гидрата получилось благодаря российским ученым из Сколтеха и их алгоритму USPEX. Они обнаружили, что в соответствующих эксперименту условиях формируется структура, которая похожа на уже известный протон-упорядоченный гидрат С1, но ориентация молекул воды в ней другая. У ученых получилось показать, что при комнатной температуре должно наблюдаться протонное разупорядочение, что объяснило экспериментальные данные по дифракции рентгеновских лучей и рамановским спектрам.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.