在同质冰核化温度以下的水结构的超快X射线探测
J A Sellberg1, C Huang2, T A McQueen3
11] SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis, SLAC National Accelerator Laboratory, 2575 Sand Hill Road, Menlo Park, California 94025, USA [2] Department of Physics, AlbaNova University Center, Stockholm University, S-106 91 Stockholm, Sweden.
Nature
|June 20, 2014
概括
研究人员使用秒X射线激光器探测超冷散装液体水. 他们在海洋中发现了转移性液态水的证据.
科学领域:
- 物理化学 物理化学
- 热力学是一种热力学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 水表现出异常的物理特性,特别是当超冷却低于其结点时.
- 热力学反应函数表明差距在228 K左右,被认为是"无人区" (160-232 K) 的潜在相位过渡.
- 之前对超冷水的研究使用了纳米体积,限制了对散装水的相关性.
研究的目的:
- 通过实验探测低于同质冰核化温度 (TH) 的大量液态水的结构.
- 调查"无人之地"地区的元稳定液态水的存在和特性.
- 提供结构数据,可以帮助验证解释水异常行为的理论.
主要方法:
- 采用秒X射线激光脉冲进行结构分析.
- 采用微米尺寸的水滴的蒸发冷却,以达到低于TH的温度.
- 使用专门的滴滴技术克服了快速冰结晶的局限性.
主要成果:
- 提供了实验证据,证明转移稳定的散装液体水低至227 K.
- 观察到在冷却到大约229K时,结构顺序加速加速.
- 检测到冰结晶的快速增加,但注意到一些水滴在数毫秒内保持液态.
结论:
- 这项研究证实了"无人区"中存在转移稳定的散装液体水.
- 这些发现为了解水的异常热力学特性提供了关键的结构数据.
- 结果将有助于区分在低温下水的竞争理论之间的水的行为.
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