科技日报合肥4月29日电（记者 吴长锋）记者从中国科学技术大学了解到，该校客座教授曾晓成研究组与杨金龙/袁岚峰教授研究组及其合作者合作，理论预测了一个新的高密度铁电冰相。研究成果发表在4月26日的《自然-通讯》上。

　　因为水分子之间存在氢键，而氢键的强度和位形可以在很大范围内变动，所以水呈现出极其丰富的相图。目前，实验室中已经发现的不同温度和压强条件下的冰相多达18种。由于水分子具有偶极矩，多个水分子聚集时偶极矩可以叠加或抵消，因此有可能存在铁电性的冰。人们已经证实冰XI相是具有较大偶极矩的铁电相，而且认为它存在于天王星和海王星表面。然而，如果掺杂催化剂，普通结构的冰转变成铁电冰大约需要一万年，因此铁电冰相在自然界中是极为罕见的。

　　目前人类在实验室中发现十六种冰相：冰II和冰III相是1900年在德国发现的；冰IV-VII相是1912-1937年间在美国发现的；冰VIII相是1966-1968年间在加拿大发现的……最近的冰XVII相是2016年在意大利发现的。到目前为止，尚没有中国发现的冰相。

　　这项研究通过分子动力学和第一性原理的计算模拟发现：室温时，在高压和高电场强度的条件下，液态水可以自发形成一种高密度的新型铁电冰晶体—“冰χ相”。自由能计算表明，在水相图上的一个高压低温区，冰χ相是最稳定的结构。它位于冰II相和冰VI相之间，与冰V相接邻。在这个意义上，冰χ是一个“被遗漏”的冰相。

　　铁电冰χ相的预言不仅丰富了水在高压区域的相图，而且为寻找稀有的铁电冰结构提供了理论指导。如果未来在实验室中确实观察到这种铁电性冰χ相，不仅将增加人们对水科学的浓厚兴趣，而且冰χ相将有可能成为冰相XVIII，从而填补中国发现冰相历史中的空白。

　　2019-04-29 中国科技网—科技日报 

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