我的科学家发现了新的氢和水化合物

2021-01-06 15:53   来源: 互联网    阅读次数:2527

记者29日从中科院合肥材料科学研究所获悉,中科院计算物理研究所极端环境量子物质中心和固体物理研究所量子材料研究部的研究团队,计算研究了新型量子材料的形成过程采用金刚石顶砧高压实验技术,结合原位拉曼光谱实验技术、原位X射线衍射实验技术和第一性原理及结构性能研究了新型氢水合物。研究成果发表在国际著名期刊《物理评论快报》上。


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固态氢键倾向于形成三维骨架。在自然或人为的极端条件下,水分子很可能与其他小气体分子发生缔合,形成各种构型和结构。纯水以在400万大气压和77k-300k以下的温度和压力范围内至少存在三种非晶相和16种晶相而闻名,它的相图非常复杂。这种结构多样性也适用于不同的水合物。气体分子通过范德华力与水的笼状结构相互作用,形成稳定的天然气水合物,使水本身成为潜在的天然气储存和分离材料。例如,深海沉积物中含有大量的天然气水合物。氢水合物在行星的形成和演化中起着重要的作用。


结果表明,在120万大气压和298K温度下,纯氢和纯水形成新型水合物。水合物中氧亚点阵的排列与纯水固相中氧亚点阵的排列相同。水合物中的氢分子位于由氧原子组成的六环空腔中。整个水合物的空间对称性满足三角形R3C或r-3c空间群(质子有序或无序),其组成不同,式中为(H2O)·6H2。


拉曼光谱和理论计算揭示了新相C1′中的氢无序,这与已知的有序相C1′不同。当压力升高或温度降低时,这种新结构将转变为C1相。它也可以看作是有序冰的无序结构,不同于其他有序冰结构。


责任编辑:无量渡口
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