日本科学家称特定条件可使水冰似棉花糖一般蓬松

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新华社北京9月11日电日本科学家近日发表论文称，在负压和超低温条件下，水冰可能会像棉花糖一样以蓬松、轻质的形式稳定存在，而这种此前未知的“气凝胶冰”是已知密度最低的冰。

日本冈山科学大学用分子动力学模拟了300多种可能的晶体结构，研究了它们在负压下的性质，并提出了气凝胶冰的概念。他们认为气凝胶冰是负压环境中最稳定的固态水，负压环境中的温度接近绝对零度。相关论文发表在《美国化学物理杂志》上。

在不同的温度和压力下，冰晶中的水分子可以以不同的形式排列，地球上的普通冰具有六角形的晶体结构。在实验室里已经发现了十七个冰结构，其中只有两个比普通冰的密度低。如果可以制备气凝胶冰，它将成为第18种冰，这有助于理解水分子在极端条件下的特性。

先前的研究表明，如果水分子像沸石或气体水合物晶体一样排列在一个“笼子”结构中，就有可能形成稳定的冰。冈山大学的研究人员模拟了219种沸石结构和84种气体水合物结构，并对沸石结构进行了改进，使其更加松散，从而设计出气凝胶冰结构。

在气凝胶冰晶中，水分子就像柱子，支撑着天花板和地板之间宽阔的空空间。模拟表明，当密度约为液态水的一半时，气凝胶冰比任何沸石冰都更稳定，进一步的结构修饰可以使密度降低。