化学：分子分解能での立方晶氷の追跡

氷は地球上のあらゆる所に存在し、雲物理学、気候変動、凍結保存などのいくつかの分野において極めて重要な役割を果たしている。氷の役割は、その形成挙動と関連構造によって決まる。しかし、これらは、十分には分かっていない。具体的には、水が凍結して、通常の六方晶氷の相空間において現在記述されていない相である立方晶氷を形成し得るのかどうかについては、長年の議論がある。蓄積された実験室データから推論された主流の見解では、こうした議論の相違は、立方晶氷を、積層不整のある氷（つまり、立方晶配列と六方晶配列の混合体）から区別できないことに起因するとされている。今回我々は、低温透過型電子顕微鏡法と低線量撮像を併用して、低温界面で立方晶氷が優先的に核生成し、その結果、102 Kでの水蒸気凝結から立方晶氷と六方晶氷の2種類が別々に結晶化することを示す。さらに我々は、2種類の積層不整を含む一連の立方晶氷の欠陥を特定し、分子動力学シミュレーションによって裏付けられた構造進化ダイナミクスを明らかにする。氷形成とその動的挙動の分子レベルでの直接的な実空間撮像が実現されたことによって、透過型電子顕微鏡法を用いた分子レベルの氷研究の機会が得られ、他の水素結合結晶に拡張できる可能性がある。

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