40年にわたる過冷却水の問題を氷解させる(Breaking the ice over a 40-year problem of supercooled water)

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2023-05-30 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

◆水は地球上で最も重要な化合物の一つであり、70%以上の地表を覆っています。しかし、水は奇妙な性質も持ち、70以上の異常な特性が知られています。これらの特性を説明するための理論はいくつか存在しますが、実験的な検証は困難でした。
◆スイスの研究チームが「無人地帯」と呼ばれる低温範囲で水の特性を調べる方法を開発し、超冷却水の構造や性質についての新たな洞察を得ました。この研究は、水の謎を解くための重要な一歩となりました。

<関連情報>

無人の地にある深い過冷却水の電子線回折 Electron diffraction of deeply supercooled water in no man’s land

Constantin R. Krüger,Nathan J. Mowry,Gabriele Bongiovanni,Marcel Drabbels & Ulrich J. Lorenz
Nature Communications  Published:17 May 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-38520-7

40年にわたる過冷却水の問題を氷解させる(Breaking the ice over a 40-year problem of supercooled water)

Abstract

A generally accepted understanding of the anomalous properties of water will only emerge if it becomes possible to systematically characterize water in the deeply supercooled regime, from where the anomalies appear to emanate. This has largely remained elusive because water crystallizes rapidly between 160 K and 232 K. Here, we present an experimental approach to rapidly prepare deeply supercooled water at a well-defined temperature and probe it with electron diffraction before crystallization occurs. We show that as water is cooled from room temperature to cryogenic temperature, its structure evolves smoothly, approaching that of amorphous ice just below 200 K. Our experiments narrow down the range of possible explanations for the origin of the water anomalies and open up new avenues for studying supercooled water.

1700応用理学一般
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