Корейский институт стандартов и науки (KRISS) и международная команда физиков объявили об открытии Ice XXI — 21-й кристаллической фазы льда, образующейся при комнатной температуре под сверхвысоким давлением. Работа основана на прямом наблюдении того, как вода кристаллизуется в условиях, когда давление существенно превышает привычные пределы.
При атмосферном давлении вода замерзает при 0 °C, но при повышении давления лёд может возникать и при комнатной температуре. Например, при давлениях выше 0,96 гигапаскаля при комнатной температуре известна фаза Ice VI. Всего за последний век учёные описали 20 кристаллических форм льда, появляющихся при разных сочетаниях температуры и давления — температурах, отличающихся более чем на 2000 К, и давлениях свыше 100 ГПа. Особенно сложной остаётся область между нормальным давлением и 2 ГПа, где сосредоточено более десяти фаз льда.
Группа космической метрологии KRISS создала состояние «сверхсжатой» жидкости — воды при комнатной температуре под давлением, более чем в два раза превышающим известный порог кристаллизации, — с помощью разработанной ими динамической алмазной наковальни (dDAC). В этом устройстве пара алмазов, управляемых пьезоэлектрическими актуаторами, сжимает крошечный объём воды, позволяя точно задавать и отслеживать быстрые изменения давления.
Ключевое отличие новой dDAC от обычных алмазных наковален в том, что она существенно снижает механический удар и уменьшает время сжатия с десятков секунд до 10 миллисекунд. Это резко сокращает вероятность преждевременного зарождения кристаллов и даёт возможность довести воду до давлений, необходимых для образования Ice VI и более плотных фаз, не «запуская» кристаллизацию слишком рано.
3.60