科学家创造了一种奇怪的新型冰，其密度几乎与水一样

这种被称为中密度无定形冰的冰，符合科学家们不确定是否会被填满的冷冻水历史上的一个空白。与地球上自然形成的结晶冰不同，新形成的冰没有组织的分子结构。相反，它的分子处于混乱的失配中，更像玻璃；一种被称为无定形的状态。以前也制造过其他类型的无定形冰，但它们的密度要么比液态水低得多，要么远比液态水密度大得多。研究人员在今天（2月2日）发表在《科学》杂志上的一项新研究中解释说，这种新的金发姑娘版本的无定形冰就在中间，几乎与液态水的密度完全匹配

“这是一种全新的东西，”该研究的资深作者、伦敦大学学院物理与材料化学教授Christoph Salzmann说

研磨冰

当冰在地球上正常结冰时，其分子堆积成有组织的晶体结构。这种结晶冰是H2O的一个奇怪之处，因为它以固态漂浮在液态水上，而不是下沉。这是由于水冰的晶体结构与结晶时形成更致密结构的其他材料相比有相对较大的间隙 

然而，如果操作得当，液态水也会以无序、无定形的状态冻结。这些状态中的第一种，低密度无定形冰，是在20世纪30年代发现的。它是通过在非常冷的表面上沉积水蒸气制成的。萨尔兹曼说，这一过程在太空中自然发生，因此低密度无定形冰可能是宇宙中最常见的冰形式 

在20世纪80年代，研究人员发现，他们还可以通过在非常低的温度下压缩规则冰来制造高密度的无定形冰。但从来没有人制造过中等密度的无定形冰；也就是说，直到萨尔兹曼和他的同事们有了一个“疯狂的星期五下午的想法”。他们决定尝试球磨冰 

＜p＞球磨机是一种设备，有点像一个非常先进的鸡尾酒摇壶。将材料放入装有不锈钢球的腔室中，摇晃或转动，直到材料被研磨。Salzmann说，球磨在许多行业都有应用，但它特别擅长制造非晶材料，以及将柔软的冷冻材料研磨成粉末 

萨尔兹曼说：“我们说，‘我们为什么不把冰球磨一下，看看会发生什么？’”

怪异特性

研究人员预计球磨机只会将冰晶破碎成更小的冰晶。但事实并非如此。相反，翻滚的钢球剪切并压缩冰晶，将它们推入一种新的无序状态。结果如何？中等密度的无定形冰

计算机建模显示，冰开始时处于一种良好的结晶状态，其氢键形成一个六边形晶格。球磨产生的随机剪切将这些氢键向上推，使它们以混乱的Z字形上下指向

新形式的冰在77开氏温度下形成，即零下321华氏度（零下196摄氏度）。除了1.06克/立方厘米（0.037盎司/0.06立方英寸）的密度外，它还有一些奇怪的特性。（水的密度为每立方厘米1克，即每0.06立方英寸0.035盎司。）萨尔兹曼说，其中之一是，当研究人员压缩中等密度的冰并将其加热到零下185华氏度（零下120摄氏度）时，冰会重新结晶，释放出大量热量

萨尔兹曼说：“对于其他形式的[无定形]冰，如果你压缩它们并释放压力，就好像什么都没发生一样。”。“但MDA（中密度无定形冰）在某种程度上具有储存机械能并通过加热释放机械能的能力。”