化学家发现一种新的冰

时间：2021-12-17 10:52:07 来源：

一种新的氢气包合物水合物。

来自美国，中国和俄罗斯的科学家已经描述了在室温和相对低的压力下形成的新型氢气包合物水合物的结构和性质。氢气水合物是储氢和运输的潜在解决方案，是最环保的燃料。该研究发表于物理审查信期刊。

冰是一种高度复杂的物质，具有多种多态性修改，随着科学家制作发现，不断增长。冰的物理性质也很大，也很大：例如，氢键在高压下变得对称，使得不可能区分单个水分子，而低压导致质子紊乱，在晶体结构内将水分子放置在许多可能的空间取向上。我们周围的冰，包括雪花，总是质子无序。冰可以包含氙，氯，二氧化碳或甲烷分子，并形成气体水合物，其通常具有来自纯冰的不同结构。巨大的大部分地球的天然气以天然气水合物的形式存在。

在他们的新学习中，来自美国，中国和俄罗斯的化学家专注于氢气水合物。天然气水合物对于理论研究和实际应用，如储氢。如果以其天然形式储存，氢气造成爆炸危险，而即使在压缩氢气中，密度也太低。这就是为什么科学家正在寻找具有成本效益的储氢解决方案。

“这不是我们第一次转向氢水。在我们以前的研究中，我们预测了每种水分子的2个氢分子的新型水合物。不幸的是，这种特殊的水合物只能存在于380,000个大气压的压力下，这在实验室中易于实现，但在实际应用中几乎没有可用。我们的新论文描述了含有较少氢的水合物，但可在更低的压力下存在，“Skoltech教授Artem R. Oganov说。

水合物的晶体结构强烈取决于压力。在低压下，它具有大的空腔，根据Oganov，均等的烧结氢分子。随着压力的增加，该结构变得更浓，填充进入晶体结构的氢分子，尽管它们的自由度变得明显较少。

在他们的研究中发表在物理审查信中，来自华盛顿（美国）的Carnegie机构的科学家和合肥（中国）的固态物理研究所由这两个机构教授的亚历山大F. Goncharov领导研究各种氢气水合物的性质的实验，并发现每种氢分子3个水分子的异常水合物。由oganov教授领导的团队使用了Oganov和他的学生开发的USPEX进化算法，以难以难以负责其特殊行为的化合物的结构。研究人员模拟了实验条件，并发现了与已知的质子有序的C1水合物非常相似的新结构，但从水分子取向中的C1不同。该团队表明质子障碍应在室温下发生，从而说明在实验中获得的X射线衍射和拉曼谱数据。

参考：新型氢克拉内斯水合物由Yu Wang，Konstantin Glazyrin，Valery Roizen，Astem R. Oganov，Ivan Chernyshov，肖张，鄂尔曼格林伯格，Vitali B.Prakapenka，Xue Yangenka，Xue Yang，Shu-Qing Jiang和Alexander F. Goncharove，192020年12月18日， 物理评论信.doi：
10.1103 / physrevlett.125.255702

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