日搭建迄今最輕冰結構

科技日報北京9月11日電 （記者聶翠蓉）據《新科學家》雜誌網站近日報道，日本科學家通過計算機模擬，發現了300多種全新冰結構，多孔超輕類似氣凝膠，其空間網狀結構中充滿氣體分子，而外表呈固體狀，並發現迄今密度最小（即最輕）的固體水結構，研究這些新結構有助於揭開水分子在低溫低壓等極端環境下的性質。

人們一般認為，冰塊是由水冷卻而成的固態晶體，晶格呈六角形結構。但其實，並非所有的冰都是這種六角形結構，科學家們已經從實驗上驗證了17種冰結構的存在，這些不同於常規冰的結構一般存在於外行星或外行星大氣層中。

水分子在比大氣壓更高的壓力下被壓縮時，其形成的冰塊會比常規冰的密度更大；而當氣壓極低時，水分子會變成類似棉花糖、充滿氣體、密度更低的晶體結構。現已發現兩種低密度冰結構：密度為常規冰80%的太空富勒烯狀冰塊，以及結構像沸石礦的沸石冰，其內的水分子模塊就像樂高積木塔一樣，密度為常規冰的50%到90%。

發表在最新一期《化學物理學雜誌》上的研究論文稱，日本岡山大學科學家松本正和（音譯）及其同事利用一種類似分子積木遊戲的計算機模型，發現了第18種可能存在的冰結構。他們以沸石冰為基礎，像玩積木一樣，將沸石冰中的某些結構移走，換成其他的結構模塊，從而讓其越變越輕。最終他們模擬出300多種密度更小的納米冰結構，並發現這些結構在低壓和接近絕對零度（-273.15℃）條件下能保持穩定。

松本表示，他們通過模擬分子積木，已經搭建出迄今密度最小的氣凝膠樣冰結構，由於這種結構只能在低溫低壓等極端條件下穩定存在，要在現實世界合成極為困難。他說：「不過，我們的研究為低密度冰塊描繪了一幅藍圖，下一步就是如何在實驗室合成出這些驚人的結構，揭示水分子在外太空的性質之謎。」

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