室温超高压下首次发现第21种冰相
科学探索的魅力，在于总能颠覆我们的认知，比如在室温下结冰的水。
想象一下，在熟悉的室温环境中，一杯水竟然不是液态，而是固态的冰——这并非科幻电影场景，而是韩国标准科学研究院研究团队最新突破的科学现实。在超过2吉帕的超高压条件下，他们首次观测到水在百万分之一秒内经历的多重冻结与融化过程，并发现了人类已知的第21种冰相，命名为“冰XXI”。
这一发现发表于《自然·材料》杂志，不仅揭示了前所未见的水结晶路径，更刷新了我们对水在极端环境中行为的理解。
01 突破性的发现
在日常生活中，水在0℃以下结冰是基本常识。但事实上，冰的形成不仅受温度影响，也受压力制约。
在室温下，当水受到的压力超过0.96吉帕时，就会发生相变，形成一种称为“冰Ⅵ”的晶体结构。
过去一个世纪，科学家们通过调控温度与压力，已在实验中发现了20种不同的冰相结构。
韩国研究团队的突破在于，他们首次在室温、超过2吉帕的超高压条件下，观测到水在微秒内经历的多重冻结与融化过程。
这一发现揭示了此前从未发现的水结晶路径，为理解水在极端环境中的结构变化提供了新视角。
02 技术革新
这项突破性发现的关键，在于研究团队自主研制的动态金刚石对顶砧（dDAC） 装置。
传统设备因机械扰动常引发结晶误差，而dDAC装置利用压电驱动，可在毫秒级时间内均匀加压，避免了这一问题。
凭借这一先进装置，团队首次在室温下生成了 “超压缩液态水” ——即在超过2吉帕的压力下仍保持液态的水，这一压力是已知结晶压力的两倍以上。
团队利用微秒级时间分辨率实时捕捉结晶过程，观察到水在极端压力下出现了复杂的多重结晶路径。
03 冰XXI的独特性质
实验结果显示，在超高压下的快速相变中，水会经历此前未被发现的过渡结构，并最终形成一种全新的冰相，即冰XXI。
这种新冰具有异常庞大而复杂的晶胞结构，其晶格单元呈扁平矩形，形态独特，与此前所有已知冰相显著不同。
冰XXI的密度与木星、土星冰卫星内部的高压冰层相近，这一发现可能为研究极端条件下生命起源提供新线索。
在0—2吉帕这一压力区间，水的相变最为复杂，超过10种冰相密集存在，结构极为多样，而冰XXI正是在这一复杂区域中被发现。
04 科学意义与应用前景
韩国标准科学研究院研究团队的这一发现，首次在室温环境下观测到水在超高压下的瞬时相变过程，填补了水相变研究领域的关键空白。
研究团队表示，未来将进一步探索超高压下水与冰的相变规律，为开发新型材料、理解行星内部物质演化提供科学依据。
这一发现不仅拓展了我们对水的相变行为的认识，也为行星科学研究提供了新视角——冰XXI的密度与外太阳系冰卫星内部的高压冰层相近。
对冰XXI的研究可能为极端环境下的生命起源探索提供新线索，重新定义我们对生命存在条件的理解。
冰XXI的发现仿佛打开了一扇观察水分子的新窗口。韩国科学家们通过创新的实验装置，捕捉到水在超高压下转瞬即逝的复杂行为，让我们看到在极端压力下，水分子会排列成扁平矩形的独特结构。
这一发现再次证明，即使是最常见的物质，也仍然藏着无数未知等待我们去探索。
随着对冰XXI研究的深入，谁也不知道下一个颠覆我们认知的冰相会在何时何地被发现。
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