แม้ว่าน้ำแข็งเกือบทั้งหมดที่พบบนโลกจะมีโครงสร้างเป็นรูปหกเหลี่ยม แต่ก็มีน้ำแข็งอย่างน้อย 17 ชนิดที่ทราบกันดีว่ามีอยู่ โดยแต่ละชนิดมีการจัดเรียงตัวของโมเลกุลที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ตัวแปรใหม่เหล่านี้ส่วนใหญ่ต้องการแรงกดดันสูงและสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมอุณหภูมิในการก่อตัว ทำให้ยากต่อการศึกษาโดยตรง ขณะนี้ทีมนักวิจัยในประเทศจีนได้ใช้เทคนิคที่มีศักยภาพโครงข่าย
ประสาทเทียม
แบบหลักการแรกเพื่อแยกแยะระหว่างเฟสของน้ำแรงดันสูงหลายเฟส การค้นพบของพวกเขาทำให้เราเข้าใจกลไกการถ่ายโอนโปรตอนที่เกี่ยวข้องเมื่อเฟสเหล่านี้หลอมละลาย และสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญต่อวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ตลอดจนฟิสิกส์พื้นฐานและเคมี
น้ำมีลักษณะเฉพาะในการสร้างโครงสร้างน้ำแข็งที่เป็นผลึกและอสัณฐานที่แตกต่างกันอย่างหลากหลาย พฤติกรรมที่ผิดปกติของมันในสถานะเยือกแข็งส่วนหนึ่งเกิดจากพันธะระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอระหว่างอะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอม ซึ่งถูกแยกออกจากกันโดยอะตอมของออกซิเจนเพียงอะตอมเดียว
น้ำแข็งทางเลือกรูปแบบหนึ่งที่ได้รับการศึกษามากที่สุดเรียกว่า ice VII เฟสผลึกลูกบาศก์ (bcc) ศูนย์กลางร่างกายที่แปลกใหม่นี้เรียกอีกอย่างว่า “น้ำแข็งร้อน” และสามารถก่อตัวที่อุณหภูมิแวดล้อมภายใต้ความกดดันที่สูงกว่า 3 GPa (ประมาณ 30,000 เท่าของความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเล)
น้ำแข็งชนิดใหม่ที่เรียกว่า มีอยู่ที่อุณหภูมิและความดันสูงกว่า 1,000 เคลวินและ 40 GPa รูปแบบของน้ำเยือกแข็งนี้ประกอบด้วยไอออนของไฮโดรเจนที่มีลักษณะคล้ายของเหลว ซึ่งก็คือโปรตอน ซึ่งกระจายอย่างรวดเร็วผ่านโครงตาข่ายของแข็งของอะตอมออกซิเจน น้ำแข็งซูเปอร์ไอออนสามารถประกอบ
เป็นสัดส่วนขนาดใหญ่ภายในดาวเคราะห์ยูเรนัสและเนปจูนได้ ด้วยโปรตอนที่กระจายอย่างรวดเร็วช่วยสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงและซับซ้อนที่มีลักษณะเฉพาะของดาวเคราะห์ “น้ำแข็งยักษ์” เหล่านี้
Ice VII เป็นน้ำแข็งที่เหนือกว่า ในปี พ.ศ. 2548 นักวิจัยยืนยันการทดลองว่าน้ำแข็ง VII
สามารถ
เปลี่ยนเป็นน้ำแข็งเหนือไอออนได้ที่อุณหภูมิประมาณ 47 GPa และ 1,000 K พวกเขายังเสนอว่าการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นผ่านรูปแบบ “ไดนามิก” ของน้ำแข็ง VII ซึ่งโปรตอนมีความผิดปกติมากกว่าน้ำแข็งทั่วไป VII ในขณะที่ยังคงมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นมากกว่าในน้ำแข็ง อย่างไรก็ตาม
การเปลี่ยนแปลงนี้พิสูจน์ได้ยากในการจำลองโดยใช้ การคำนวณ ab initio แบบดั้งเดิม และวิธีการสร้างแบบจำลองโมเลกุลของสนามพลัง นี่เป็นเพราะ ปกติแล้ววิธี ab initioจะถูกจำกัดไว้เพียงช่วงเวลาสั้นๆ และการจำลองซูเปอร์เซลล์ที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก ในขณะที่เทคนิคที่ใช้สนามพลังไม่สามารถระบุ
ถึงการแตกพันธะเคมีที่เกี่ยวข้องกับการแพร่ของโปรตอนในไดนามิกไอซ์ VII ในกรุงปักกิ่งและเพื่อนร่วมงานเชื่อว่าตอนนี้พวกเขาได้เอาชนะปัญหานี้แล้วโดยการใช้เทคนิคการสร้างแบบจำลองทางเลือกตามศักยภาพของโครงข่ายประสาทเทียม โมเดลของพวกเขาใช้แพ็คเกจการเรียนรู้เชิงลึกที่เป็นที่นิยม
( ชุด DeePMD ) เพื่อสร้างการจำลองขนาดใหญ่ที่มีความแม่นยำพอๆ กับการคำนวณตามทฤษฎีความหนาแน่นของฟังก์ชัน (DFT) และต้องใช้เวลาและพลังในการคำนวณเท่ากัน ผลของการจำลองเหล่านี้ทำให้นักวิจัยสามารถสำรวจธรรมชาติของเฟสของน้ำแรงดันสูงในระดับอะตอมได้
พวกเขาพบว่าลักษณะไดนามิก เช่น การเคลื่อนที่แบบกระจายของอะตอมไฮโดรเจนและออกซิเจน เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการแยกแยะความแตกต่างระหว่างขั้นตอนน้ำแข็งที่ละเอียดอ่อนและ “ไม่สำคัญ”
ไดอะแกรมเฟสโดยละเอียดตัวอย่างเช่น ในไดนามิกไอซ์ VII ทีมงานของ Li ระบุสองเฟสที่ละเอียดอ่อน
ซึ่งพวกเขาขนานนามว่าไดนามิกไอซ์ VII T และไดนามิกไอซ์ VII R ช่วงแรกประกอบด้วยการเคลื่อนที่เฉพาะที่และการถ่ายโอนโปรตอนในแนวขวาง ในขณะที่ช่วงหลังยังอธิบายถึงการถ่ายโอนแบบหมุนด้วย พวกเขายังตีความเฟส ว่าเกี่ยวข้องกับการละลายน้ำแข็ง VII ที่ไม่สำคัญที่ความดันสูงกว่า 40 GPa
จากข้อมูล
ของ Li การเปลี่ยนแปลงจากน้ำแข็ง VII ไปเป็นน้ำแข็งเหนือไอออนสามารถเข้าใจได้ว่าเกิดขึ้นเมื่ออะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนหนีออกจากบริเวณผลึกในน้ำแข็ง VII พร้อมๆ กันที่ความดันปานกลาง เช่นเดียวกับที่โครงสร้างแข็งแตกตัวกะทันหัน ที่ความดันสูงขึ้น (สูงกว่า 40 GPa)
อะตอมของไฮโดรเจนจะหลอมละลายก่อน ตามด้วยอะตอมของออกซิเจนจากผลลัพธ์เหล่านี้ นักวิจัยได้จัดทำไดอะแกรมเฟสโดยละเอียด ซึ่งพวกเขากล่าวว่าจะเป็นประโยชน์สำหรับการทำความเข้าใจว่าน้ำมีพฤติกรรมอย่างไรภายใต้แรงกดดันสูง “วิธีการให้รายละเอียดแผนภาพนี้สามารถขยายไปยังวัสดุอื่นๆ ได้
ในบราซิลเห็นด้วยอย่างมาก เธอให้เหตุผลว่าแม้งานวิจัยล่าสุดบ่งชี้ว่าแกนควาร์กน่าจะมีอยู่จริง แต่ก็ขาดหลักฐานโดยตรง “เป็นการยากที่จะบอกว่าจะใช้เวลานานเท่าใดจนกว่าเราจะได้ภาพที่ชัดเจนขึ้นและคำตอบที่แน่ชัด” เธอกล่าว “ฉันหวังว่ามันจะไม่นาน”แม้กระทั่งวัสดุที่คิดว่ามีความเข้าใจค่อนข้างดีน้ำแข็ง
การมีอยู่ของคอนเดนเสทถูกเปิดเผยผ่านผลกระทบต่อการสลายตัวภายในสามตัวของก๊าซพื้นผิว ในการวัดสิ่งนี้ การฉีดอะตอมที่ทำปฏิกิริยาจะถูกปิด เพื่อให้การสลายตัวกลายเป็นสัดส่วนกับลูกบาศก์ของความหนาแน่นพื้นผิว อัตราคงที่สำหรับการสลายตัวนี้มีความไวต่อสถิติควอนตัมของอะตอม
ที่ถูกดูดซับ และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าการปรากฏตัวของคอนเดนเสทควรนำไปสู่การลดลงของค่าคงที่การสลายตัวถึงหกปัจจัย การสังเกตการลดลงอย่างมากของอัตราการสลายตัวนี้ทำให้นักวิจัยของ เชื่อว่าพวกเขาได้ทองมา น่าแปลกที่การลดลงที่วัดได้นั้นสูงขึ้น ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่ยังรอคำอธิบายที่น่าพอใจ
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
