Лазер превратил воду в экзотический лёд
Тот лёд, который вы когда-либо встречали в своей жизни, скорее всего относился к одному единственному типу — так называемому I_h (один-аш). Это кристаллы льда, имеющие гексагональную кристаллическую структуру. Но давно известно, что существуют и другие виды льда: на данный момент насчитывают 17 его кристаллических модификаций.
![Кристаллическая структура льда VII](https://res.cloudinary.com/korzhimanov/image/upload//w_1024,h_512,c_fit,fl_lossy,f_auto/ice-vii.png)
Одним из таких экзотических видов является лёд VII (лёд-семь). Его кристаллы имеют простую кубическую структуру, а наблюдаться такой лёд может даже при комнатных температурах — но только при больших давлениях порядка сотен атмосфер. В природе такой «сжатый лёд», возможно, существует где-нибудь на дне океанов на спутнике Сатурна Титане, или на некоторых экзопланетах.
В свежей работе рост льда VII удалось наблюдать в эксперименте с использованием коротких и мощных лазерных импульсов. Эти импульсы возбуждали в воде ударные волны, в которых и достигалось необходимое давление.
Эта работа не первая, в которой таким методом пытались получить лёд VII, однако до этого не удавалось надёжно зафиксировать кристаллическую структуру быстро возникающего и быстро пропадающего состояния. Сейчас же авторы работы использовали для этой цели уникальный источник рентгеновского излучения — лазер на свободных электронах LCLS, расположенный в Стенфорде.
![Схема экспериментальной установки](https://res.cloudinary.com/korzhimanov/image/upload//w_1024,h_512,c_fit,fl_lossy,f_auto/PhysRevLett.119.025701-1.png)
Экспериментаторы облучали инфракрасным лазерным импульсом тонкий слой воды, а затем с небольшой задержкой посылали на него рентгеновское излучение. На получившихся в серии выстрелов снимках оказались хорошо различимы два дифракционных пика, свидетельствующие о возникновении кубической кристаллической структуры. Пики, однако, существовали только в течение около 6 наносекунд после прохождения ударной волны.
![Те самые пики](https://res.cloudinary.com/korzhimanov/image/upload//w_1024,h_512,c_fit,fl_lossy,f_auto/PhysRevLett.119.025701-2.png)
Более детальный анализ показал, что кубическая структура возникает не сразу. Сначала образуются одномерные кристаллы в виде иголок или палочек. И только затем они объединяются в единую кубическую структуру.
Источник: Instant-Freeze Water // Physics