वैज्ञानिकों ने पानी की बर्फ के 19 वें रूप की पहचान की है। इस दुर्लभ बर्फ की विविधता के विदेशी, चार-तरफा क्रिस्टल, जिसे अब डब किया गया बर्फ XIX है, जो अल्ट्रा-कम तापमान और अल्ट्रा-उच्च दबाव में बनता है।
यह केवल प्रयोगशाला प्रयोगों में मौजूद है, लेकिन शोधकर्ताओं का कहना है कि यह अन्य के बारे में अधिक खुलासा करता है बर्फ के रूप, जो पृथ्वी के मेंटल पर और बहुत ठंडे ग्रहों और चंद्रमाओं पर पाया जा सकता है।
“एक नए बर्फ के रूप का नाम देने के लिए, एक को क्रिस्टल संरचना की सही व्याख्या करने की आवश्यकता है,” प्रमुख शोधकर्ता थॉमस लोअरिंग ने कहा, ऑस्ट्रिया के इन्सब्रुक विश्वविद्यालय में भौतिक रसायन विज्ञान के प्रोफेसर। इसका मतलब है कि क्रिस्टल की सबसे सरल दोहराई जाने वाली संरचना, जहां सभी परमाणु उस संरचना के भीतर स्थित हैं, और क्रिस्टल संरचना की समरूपता क्या है, लोअरिंग ने कहा।
उन्होंने ईमेल में लाइव साइंस के हवाले से बताया, ” अगर ये सभी ज्ञात हैं, तो आपको अपने बर्फ का नाम रखने की अनुमति है … बर्फ XIX अब हमारे काम में खोजे गए नए बर्फ चरण का नाम है।
लोर्टिंग और उनके सहयोगियों द्वारा बर्फ के नए रूप का वर्णन करने वाला एक लेख पत्रिका में 18 फरवरी को प्रकाशित किया गया था प्रकृति संचार, जापान में शोधकर्ताओं द्वारा एक अध्ययन के साथ, जिन्होंने खोज को सत्यापित किया।
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एक नई बर्फ
लगभग हर कोई बर्फ की खूबसूरत छह-तरफा विविधता से परिचित है, जो पानी के बर्फ के क्रिस्टल में ऑक्सीजन परमाणुओं की हेक्सागोनल व्यवस्था को दर्शाता है।
लेकिन बर्फ के नियमित छह-पक्षीय क्रिस्टल – बर्फ I – वास्तव में इसके कई रूपों में से केवल एक है, जिसे बहुरूपता के रूप में जाना जाता है। और हाल ही में, पानी के बर्फ के 18 अलग-अलग बहुरूपों की औपचारिक रूप से पहचान की गई थी – हालांकि पृथ्वी पर केवल छह-पक्षीय बर्फ आम है। हालांकि बर्फ सरल लग सकता है, यह जटिल सामान है। उदाहरण के लिए, केवल ऑक्सीजन छह तरफा बर्फ के क्रिस्टल के पानी के अणुओं में परमाणु एक हेक्सागोनल आकार बनाते हैं, जबकि उनके हाइड्रोजन परमाणु उनके साथ यादृच्छिक रूप से उन्मुख होते हैं। यह बर्फ को एक “विकारग्रस्त” या “कुंठित” बर्फ बनाता है। लोअरिंग ने कहा कि इस तरह के विकार वाले गुणों में से एक यह है कि वे दबाव में ख़राब हो सकते हैं: “यही कारण है कि ग्लेशियर बहते हैं।”
इसके विपरीत, हाइड्रोजन परमाणुओं बर्फ के कई अन्य बहुरूपों में भी अपने स्वयं के क्रिस्टल पैटर्न होते हैं, और परिणामस्वरूप उन्हें “हाइड्रोजन-ऑर्डर” या “एच-ऑर्डर” कहा जाता है। अव्यवस्थित आयनों के विपरीत, एच-ऑर्डर किए गए आयन बहुत भंगुर होते हैं और खराब होने के बजाय चकनाचूर हो जाएंगे।
उन शब्दों में, बर्फ की नई पहचान 19 वें रूप में एक एच-ऑर्डर की गई बर्फ है; वास्तव में, यह एक विकारग्रस्त बर्फ का एक एच-ऑर्डर किया गया रूप है, जिसे बर्फ VI कहा जाता है, जिसमें हाइड्रोजन परमाणुओं का एक यादृच्छिक पैटर्न होता है। और बर्फ VI में अभी भी एक और एच-ऑर्डर किया गया बहुरूपता, आइस XV है, जिसमें हाइड्रोजन परमाणुओं को एक पूरी तरह से अलग पैटर्न में गठबंधन किया गया है।
“बर्फ VI, बर्फ XV और बर्फ XIX सभी घनत्व के संदर्भ में बहुत समान हैं [because] वे ऑक्सीजन परमाणुओं के एक ही तरह के नेटवर्क को साझा करते हैं, “लोअर्टिंग ने कहा।” लेकिन वे हाइड्रोजन परमाणुओं की स्थिति के संदर्भ में भिन्न हैं। “यह पहली बार है कि बर्फ के बहुरूपियों के बीच इस तरह के रिश्ते की खोज की गई है, और यह प्रयोगों की अनुमति दे सकता है। उन्होंने कहा कि एक रूप और दूसरे के बीच संक्रमण का अध्ययन करें।
क्रिस्टल की संरचना
लोअरिंग की टीम ने तीन साल पहले अपने एक्सपीरिएंस में आइस XIX को सबसे पहले बनाया था, जो बर्फ XV की शीतलन प्रक्रिया को माइनस 170 डिग्री सेल्सियस (माइनस 274 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक धीमा कर दिया था और दबाव को लगभग 2 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा दिया था। लेकिन इसकी क्रिस्टल संरचना के विवरण ने उन्हें तब तक हटा दिया जब तक वे न्यूट्रॉन विवर्तन नामक एक प्रक्रिया के साथ इसका अध्ययन करने में सक्षम नहीं हो गए, जो कि न्यूट्रॉन की एक धारा को उछालकर और परिणामस्वरूप विवर्तन पैटर्न की जांच करके एक सामग्री की परमाणु संरचना को प्रकट कर सकते हैं।
सामान्य परिस्थितियों में, न्यूट्रॉन विवर्तन के लिए एक नमूने में पानी की अदला-बदली की आवश्यकता होती है जिसमें भारी मात्रा में पानी होता है जिसमें अतिरिक्त न्यूट्रॉन होते हैं। लोअरिंग ने कहा कि शुद्ध भारी पानी बर्फ XIX प्रयोगों के लिए अव्यावहारिक था क्योंकि यह बहुत धीरे-धीरे जमता है। सफलता के लिए नियमित रूप से हल्के पानी के एक अंश के साथ भारी पानी की खुराक थी, पानी का उत्पादन जो जल्दी से जम गया लेकिन फिर भी न्यूट्रॉन विवर्तन की अनुमति दी।
लोअरटिंग ने बताया कि पानी की बर्फ की संरचना हाइड्रोजन बंधन की प्रकृति की कुंजी है, जिसे अपूर्ण रूप से समझा जाता है। यह खगोलीय पिंडों को समझने के लिए भी महत्वपूर्ण है, जैसे कि बर्फ के दिग्गज यूरेनस और नेपच्यून और बृहस्पति के बर्फीले चन्द्रमा (यूरोपा, आईओ और गेनीमेड सहित), जहां कुछ अन्य हिम बहुरूपी पाए जाते हैं।
उन्होंने कहा, “बर्फ के चरणों के घनत्व और गुणों को जानने के लिए खगोल भौतिकी में बहुत रुचि है, इन खगोलीय पिंडों के बर्फीले मंत्र या बर्फीले कोर के व्यवहार को समझने में सक्षम होने के लिए,” उन्होंने कहा।
और वहाँ अभी भी बर्फ के कई और अधिक बहुरूपता हैं। बर्फ XIX की खोज 1980 के बाद से इंसब्रुक विश्वविद्यालय में खोजे गए छह आइस पॉलीमॉर्फ बनाती है, और लोर्टिंग को उम्मीद है कि उनकी टीम अगले एक की खोज करेगी। “आइस एक्स के लिए दौड़ कल शुरू हुई, और मुझे उम्मीद है कि मेरा शोध समूह इसे प्रकाशित करने वाला होगा।”
“मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।
