แม้ว่าน้ำแข็งเกือบทั้งหมดที่พบบนโลกจะมีโครงสร้างเป็นรูปหกเหลี่ยม แต่ก็มีน้ำแข็งอย่างน้อย 17 ชนิดที่ทราบกันดีว่ามีอยู่ โดยแต่ละชนิดมีการจัดเรียงตัวของโมเลกุลที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ตัวแปรใหม่เหล่านี้ส่วนใหญ่ต้องการแรงกดดันสูงและสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมอุณหภูมิในการก่อตัว ทำให้ยากต่อการศึกษาโดยตรง ขณะนี้ทีมนักวิจัยในประเทศจีนได้ใช้เทคนิคที่มีศักยภาพโครงข่ายประสาทเทียม
แบบหลัก
การแรกเพื่อแยกแยะระหว่างเฟสของน้ำแรงดันสูงหลายเฟส การค้นพบของพวกเขาทำให้เราเข้าใจกลไกการถ่ายโอนโปรตอนที่เกี่ยวข้องเมื่อเฟสเหล่านี้หลอมละลาย และสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีความสำคัญต่อวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ตลอดจนฟิสิกส์พื้นฐานและเคมี น้ำมีลักษณะเฉพาะ
ในการสร้างโครงสร้างน้ำแข็งที่เป็นผลึกและอสัณฐานที่แตกต่างกันอย่างหลากหลาย พฤติกรรมที่ผิดปกติของมันในสถานะเยือกแข็งส่วนหนึ่งเกิดจากพันธะระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอระหว่างอะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอม ซึ่งถูกแยกออกจากกันโดยอะตอมของออกซิเจนเพียงอะตอมเดียว
น้ำแข็งทางเลือกรูปแบบหนึ่งที่ได้รับการศึกษามากที่สุดเรียกว่า ice VII เฟสผลึกลูกบาศก์ (bcc) ศูนย์กลางร่างกายที่แปลกใหม่นี้เรียกอีกอย่างว่า “น้ำแข็งร้อน” และสามารถก่อตัวที่อุณหภูมิแวดล้อมภายใต้ความกดดันที่สูงกว่า 3 GPa (ประมาณ 30,000 เท่าของความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเล)
น้ำแข็งชนิดใหม่มีอยู่ที่อุณหภูมิและความดันสูงกว่า 1,000 เคลวินและ 40 GPa รูปแบบของน้ำเยือกแข็งนี้ประกอบด้วยไอออนของไฮโดรเจนที่มีลักษณะคล้ายของเหลว ซึ่งก็คือโปรตอน ซึ่งกระจายอย่างรวดเร็วผ่านโครงตาข่ายของแข็งของอะตอมออกซิเจน น้ำแข็งซูเปอร์ไอออนสามารถประกอบ
เป็นสัดส่วนขนาดใหญ่ภายในดาวเคราะห์ยูเรนัสและเนปจูนได้ ด้วยโปรตอนที่กระจายอย่างรวดเร็วช่วยสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงและซับซ้อนที่มีลักษณะเฉพาะของดาวเคราะห์ “น้ำแข็งยักษ์” เหล่านี้
เป็นน้ำแข็งที่เหนือกว่า ในปี พ.ศ. 2548 นักวิจัยยืนยันการทดลองว่าน้ำแข็ง VII สามารถเปลี่ยนเป็น
น้ำแข็ง
เหนือไอออนได้ที่อุณหภูมิประมาณ 47 GPa และ 1,000 K พวกเขายังเสนอว่าการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นผ่านรูปแบบ “ไดนามิก” ของน้ำแข็ง VII ซึ่งโปรตอนจะไม่เป็นระเบียบมากกว่าในน้ำแข็งทั่วไป VII ในขณะที่ยังคงมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นมากกว่าในน้ำแข็ง อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงนี้พิสูจน์ได้
ยากในการจำลองโดยใช้ การคำนวณ แบบดั้งเดิม และวิธีการสร้างแบบจำลองโมเลกุลของสนามพลัง นี่เป็นเพราะ ปกติแล้ววิธี จะถูกจำกัดไว้เพียงช่วงเวลาสั้นๆ และการจำลองซูเปอร์เซลล์ที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก ในขณะที่เทคนิคที่ใช้สนามพลังไม่สามารถระบุถึงการแตกพันธะเคมีที่เกี่ยวข้องกับการแพร่
ของโปรตอนในไดนามิกไอซ์ VII ในกรุงปักกิ่งและเพื่อนร่วมงานเชื่อว่าตอนนี้พวกเขาได้เอาชนะปัญหานี้แล้วโดยการใช้เทคนิคการสร้างแบบจำลองทางเลือกตามศักยภาพของโครงข่ายประสาทเทียม โมเดลของพวกเขาใช้แพ็คเกจการเรียนรู้เชิงลึกที่เป็นที่นิยม เพื่อสร้างการจำลองขนาดใหญ่ที่มีความแม่นยำ
พอๆ กับการคำนวณตามทฤษฎีความหนาแน่นของฟังก์ชัน (DFT) และต้องใช้เวลาและพลังในการคำนวณเท่ากัน ผลของการจำลองเหล่านี้ทำให้นักวิจัยสามารถสำรวจธรรมชาติของเฟสของน้ำแรงดันสูงในระดับอะตอมได้ พวกเขาพบว่าคุณลักษณะแบบไดนามิก เช่น การเคลื่อนที่แบบกระจาย
ของอะตอม
ของไฮโดรเจนและออกซิเจน เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการแยกแยะความแตกต่างระหว่างขั้นตอนน้ำแข็งที่ละเอียดอ่อนและ “ไม่สำคัญ” ไดอะแกรมเฟสโดยละเอียดตัวอย่างเช่น ในไดนามิกไอซ์ VII ทีมงานของ Li ระบุสองเฟสที่ละเอียดอ่อน ซึ่งพวกเขาขนานนามว่าไดนามิกไอซ์ VII T และไดนามิก
ไอซ์ VII R ส่วนแรกประกอบด้วยการเคลื่อนที่ในพื้นที่และการถ่ายโอนโปรตอนในแนวขวาง ในขณะที่ส่วนหลังยังอธิบายถึงการถ่ายโอนแบบหมุนด้วย พวกเขายังตีความเฟส ว่าเกี่ยวข้องกับการละลายน้ำแข็ง VII ที่ไม่สำคัญที่ความดันสูงกว่า 40 GPa น้ำแข็งในรูปแบบนี้ได้รับการตั้งทฤษฎีว่ามีอยู่ในเขตมุดตัวเย็น
จากข้อมูลของ Li การเปลี่ยนจากน้ำแข็ง VII เป็นน้ำแข็งเหนือไอออนสามารถเข้าใจได้ว่าเกิดขึ้นเมื่ออะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนหนีออกจากบริเวณผลึกในน้ำแข็ง VII พร้อมๆ กันที่ความดันปานกลาง เช่นเดียวกับที่โครงสร้างแข็งแตกตัวกะทันหัน ที่ความดันสูงขึ้น (สูงกว่า 40 GPa)
อะตอมของไฮโดรเจนจะหลอมละลายก่อน ตามด้วยอะตอมของออกซิเจน จากผลลัพธ์เหล่านี้ นักวิจัยได้จัดทำไดอะแกรมเฟสโดยละเอียด (ดูภาพด้านบน) ซึ่งพวกเขากล่าวว่าจะเป็นประโยชน์สำหรับการทำความเข้าใจว่าน้ำมีพฤติกรรมอย่างไรภายใต้แรงกดดันสูง “วิธีการให้รายละเอียดแผนภาพนี้
ของเผ่าพันธุ์มนุษย์ ทั้งในปาฐกถาของชเรอดิงเงอร์และคำปราศรัยของประธานาธิบดีต่อราชสมาคมในปี 1995 Atiyah เน้นย้ำถึงความจำเป็นที่นักวิทยาศาสตร์ต้องรับผิดชอบงานของพวกเขาด้วยเหตุผลอื่น: ผลที่ตามมาของวิทยาศาสตร์จากการมีภาพลักษณ์ที่ไม่ดีต่อสาธารณชน สาธารณชนถือว่านักวิทยาศาสตร์
ต้องรับผิดชอบต่ออันตรายที่เกิดขึ้นจากความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ อาวุธนิวเคลียร์เป็นภัยคุกคามและสาธารณชนตำหนินักวิทยาศาสตร์อย่างถูกต้อง การโคลนนิ่งมนุษย์เป็นสิ่งที่น่ารังเกียจและถูกมองโดยสาธารณชนว่าผิดศีลธรรม และวิทยาศาสตร์โดยรวมก็ถูกตำหนิสำหรับนักวิทยาศาสตร์เพียงไม่กี่คน
ที่ต้องการดำเนินการตามนั้น ประชาชนทั่วไปโดยผ่านรัฐบาลที่มาจากการเลือกตั้ง มีวิธีการควบคุมวิทยาศาสตร์ ไม่ว่าจะโดยยึดเงินในกระเป๋าหรือโดยการกำหนดกฎระเบียบที่เข้มงวดซึ่งเป็นอันตรายต่อวิทยาศาสตร์ เห็นได้ชัดว่าเป็นการดีกว่ามากที่นักวิทยาศาสตร์ควรใช้การควบคุมใด ๆ
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
