自1992年首次提出以來，單組分系統(tǒng)水中存在兩種不同的液體一直是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。以前對(duì)“玻璃”(一種沒有形成晶體的固化狀態(tài))向液態(tài)轉(zhuǎn)變的研究主要集中在由結(jié)晶冰制成的非晶態(tài)樣品上。

一項(xiàng)新的研究通過不同的方法揭示了兩種液體存在的證據(jù)。為了在所有階段都避免結(jié)晶性，Bachler等人研究了基于微米級(jí)液態(tài)水滴制備的真正玻璃水的玻璃化轉(zhuǎn)變。

“事實(shí)上，我們以最直觀的方式制備玻璃水——通過快速冷卻液體，”作者Johannes Bachler說，“這就需要以每秒超過100萬開爾文的速度冷卻到140開爾文以下，并避免結(jié)冰，否則會(huì)快速結(jié)晶?！?/p>

將玻璃狀制品放入液氮中，使研究人員能夠?qū)ζ溥M(jìn)行各種壓縮和加熱循環(huán)。在環(huán)境壓力下，致密玻璃（the densified glasses）的差示掃描量熱圖顯示它們轉(zhuǎn)化為高粘度液體。在壓縮和加熱步驟中去除核是避免粘性液體過早轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。

“由于我們的樣品直接由液態(tài)水制成，我們稱這種玻璃化轉(zhuǎn)變是向高密度水的真正轉(zhuǎn)變——這種說法很難用非晶態(tài)冰來證明，”作者Thomas Loerting說。

新的發(fā)現(xiàn)為如何制備在環(huán)境壓力下具有最高熱穩(wěn)定性的超粘性高密度液體提供了指導(dǎo)，為140K時(shí)低密度水在高密度水中的成核打開了新的物理學(xué)大門。

原文信息

標(biāo)題

Pressure-annealed high-density amorphous ice made from vitrified water droplets: A systematic calorimetry study on water’s second glass transition

期刊號(hào)

J. Chem. Phys. 157, 064502 (2022)

作者

Johannes Bachler, Johannes Giebelmann, Katrin Amann-Winkel, and Thomas Loerting

原文鏈接（Open access）

https://doi.org/10.1063/5.0100571

期刊介紹

The Journal of Chemical Physics(JCP) 創(chuàng)刊于1933年，由美國物理聯(lián)合會(huì)出版。JCP為化學(xué)物理和理論化學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)術(shù)期刊，報(bào)道化學(xué)物理領(lǐng)域方法和應(yīng)用研究的最新進(jìn)展，內(nèi)容涵蓋理論方法和算法、計(jì)算軟件、先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展，以及高分子、材料、表面/界面、生物體系等領(lǐng)域中與化學(xué)物理相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)研究?；瘜W(xué)物理和理論化學(xué)領(lǐng)域很多原創(chuàng)進(jìn)展發(fā)表于JCP。

期刊封面

關(guān)于AIP出版社

美國物理聯(lián)合會(huì)出版社（AIP Publishing）是美國物理聯(lián)合會(huì)（American Institute of Physics）旗下的非營利獨(dú)資出版社，致力于將科研人員與全球的出版物、同行、機(jī)構(gòu)和學(xué)協(xié)會(huì)聯(lián)系起來，通過服務(wù)、工具和平臺(tái)幫助他們擴(kuò)大其研究工作的影響力和影響范圍。

旗下的出版平臺(tái)Scitation為全球研究人員、工程師和學(xué)生提供最相關(guān)、最及時(shí)的服務(wù)，幫助他們進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。我們同時(shí)提供一系列電子圖書幫助全球科學(xué)家、學(xué)生和教育工作者發(fā)現(xiàn)、調(diào)查和探索。