日本搭建迄今最轻冰结构

科技日报北京9月11日电 （记者聂翠蓉）据《新科学家》杂志网站近日报道，日本科学家通过计算机模拟，发现了300多种全新冰结构，多孔超轻类似气凝胶，其空间网状结构中充满气体分子，而外表呈固体状，并发现迄今密度最小（即最轻）的固体水结构，研究这些新结构有助于揭开水分子在低温低压等极端环境下的性质。

人们一般认为，冰块是由水冷却而成的固态晶体，晶格呈六角形结构。但其实，并非所有的冰都是这种六角形结构，科学家们已经从实验上验证了17种冰结构的存在，这些不同于常规冰的结构一般存在于外行星或外行星大气层中。

水分子在比大气压更高的压力下被压缩时，其形成的冰块会比常规冰的密度更大；而当气压极低时，水分子会变成类似棉花糖、充满气体、密度更低的晶体结构。现已发现两种低密度冰结构：密度为常规冰80%的太空富勒烯状冰块，以及结构像沸石矿的沸石冰，其内的水分子模块就像乐高积木塔一样，密度为常规冰的50%到90%。

发表在最新一期《化学物理学杂志》上的研究论文称，日本冈山大学科学家松本正和（音译）及其同事利用一种类似分子积木游戏的计算机模型，发现了第18种可能存在的冰结构。他们以沸石冰为基础，像玩积木一样，将沸石冰中的某些结构移走，换成其他的结构模块，从而让其越变越轻。最终他们模拟出300多种密度更小的纳米冰结构，并发现这些结构在低压和接近绝对零度（-273.15℃）条件下能保持稳定。

松本表示，他们通过模拟分子积木，已经搭建出迄今密度最小的气凝胶样冰结构，由于这种结构只能在低温低压等极端条件下稳定存在，要在现实世界合成极为困难。他说：“不过，我们的研究为低密度冰块描绘了一幅蓝图，下一步就是如何在实验室合成出这些惊人的结构，揭示水分子在外太空的性质之谜。”