科学家可能已经粉碎了一个关于冰的理论 - 对于在正确的条件下它可以变成类似于玻璃的奇怪的无序固体形式的想法产生怀疑。
用于冷却饮料的冰是一种晶体，其中分子以六边形图案结合在一起。科学家们预计，当冷却并压缩到超低温度和压力时，水分子将失去其规则结构并陷入无序状态，这种结构被称为无定形固体。玻璃和塑料是无定形固体的实例。
“这种类型的无定形冰被认为与液态水有关，并且认为这种联系是本研究的最初目的，”来自美国橡树岭国家实验室的Chris Tulk说。
相反，正如Tulk和他的同事们在“ 自然 ”杂志上报道的那样，他们创造它的尝试失败了，而是产生了三种不寻常的晶体变化。
冰有17种已知的不同晶体结构，它们在不同的压力和温度条件下形成。在这个实验中，当团队增加压力时，冰从正常的冰中分类为Ih，通过三个相继密集的结构：冰IX，XV和最后的XIII。
之前已经观察到这些形式的冰，但是科学家们混淆的是，以前也曾观察到的无定形形式从未实现过。
该团队成员包括加拿大国家研究委员会的Dennis Klug，该实验室最初于1984年发现了压力诱导的冰的非晶化。
“我以前从未见过这种压力温度路径导致像这样的一系列晶体形式，”Klug说。
在实验中，将3毫米水球冷却至零下173摄氏度，然后逐渐增加压力，达到单个地球大气压的28,000倍。在每个新的压力下，用中子束探测冰滴以显示其结构。
只有在他们分析了连续压力的结果之后，Tulk及其同事才意识到他们无法研究无定形冰的转变，因为它从未形成过。
该团队最初认为他们的实验受到了污染，但随后的三次重复产生了相同的结果。
“如果我们实验的数据是真实的，那就意味着无定形冰与液态水无关，而是两个晶相之间的中断转换，这与广泛接受的理论有很大不同，”Klug说。
该小组提出，压力增加缓慢，并且在较低压力下收集数据可使冰结构松弛并形成冰IX。先前的实验已经快速通过冰IX条件而不允许松弛，导致非晶相。
令人惊讶的结果挑战了对水研究的35年追求。
当过冷时，水的表现不像其他晶体。一些试图解释这种异常行为的理论预测，在极低温度和高压温度下，从低密度到高密度的突然跳跃，即所谓的第二临界点。
科学家们在这种密度跳跃的不同晶体形式中徒劳无功。新结果质疑它的存在。
“压力引起的无定形冰与水之间的关系现在存在疑问，第二个临界点甚至可能不存在，”Tulk说。