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化学:バルク氷の超高速過熱と融解

Nature 439, 7073 doi: 10.1038/nature04415

融点を超えても固体が実質的に融解しないままに過熱されることは、よく知られた現象である。過熱は多くの物質、特に容易に高品質結晶となりうる物質に起こる。原理上、氷も過熱されるはずである。しかし、水分子同士を結びつけ、また特異な固体・液体特性の原因となっている複雑な水素結合の3次元ネットワークが、氷の融解挙動に強い影響を及ぼしている。特に、氷では水素結合に方向性があるために通常多くの欠陥を含んでいる。しかし、シミュレーションでは過熱可能な欠陥のない氷を容易に「作り出す」ことができる。今回我々は、水のOH伸縮モードを励起することによって、氷を過熱できることを示す。初期温度270 Kの氷サンプルを使用した場合、250 psの観測時間にわたって融解せずに平均温度が20±2 K上昇したことを観察している。

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