发现了水的不寻常特性的起源

利用X射线激光器，斯德哥尔摩大学的研究人员已经能够确定水冷却后两种不同状态之间的水波动情况。在-44°C时，这些波动达到最大值，这表明水可以作为两种不同的不同液体存在。研究结果将发表在“ 科学 ”杂志上。

与其他物质相比，地球上生活中常见和必需的水表现得非常奇怪。水的密度，比热，粘度和压缩性如何响应压力和温度的变化与我们所知的其他液体完全相反。

我们都知道，当冷却时所有物质都会收缩，从而导致密度增加。因此，我们期望水在冰点处具有高密度。然而，如果我们看一杯冰水，一切都是颠倒的，因为我们预计0°C的水被冰包围应该在玻璃底部，但当然我们知道冰块漂浮。对于液态来说非常奇怪，水在4摄氏度时最密集，因此它无论是在玻璃还是在海洋中都会留在底部。

如果你将水冷却到4度以下，它会再次开始膨胀。如果你继续将纯净水(结晶速率很低)冷却到0以下，它会继续膨胀 - 当它变冷时，膨胀甚至会加速。随着水的冷却，诸如可压缩性和热容量等许多特性变得越来越奇怪。现在斯德哥尔摩大学的研究人员在日本和韩国的X射线激光器的超短X射线脉冲的帮助下，成功地确定了水在-44°C时达到其奇怪行为的顶峰。

水是独特的，因为它可以以两种液态存在，这两种液态具有将水分子结合在一起的不同方式。水在这些状态之间波动，好像它无法下定决心，这些波动在-44°C达到最大值。正是这种从一种液态转变为另一种液态的能力赋予了水不寻常的特性，并且由于冷却时波动的增加也使奇怪性增加。

斯德哥尔摩大学化学物理学教授Anders Nilsson说：“特别之处在于，我们能够在冰冻结之前快速地进行X射线测量，并观察它在两个状态之间的波动情况。” “几十年来，人们已经有一些推测和不同的理论来解释这些显着的特性，以及为什么当水变冷时它们变得更强。现在我们已经找到了这样一个最大值，这意味着在更高的压力下也应该有一个临界点。”

该研究的另一个值得注意的发现是，普通水和重水的不寻常特性不同，而较轻水的特性也不同。“这里给出的两种同位素H2O和D2O之间的差异表明了核量子效应的重要性，”斯德哥尔摩大学化学物理学博士后Kyung Hwan Kim说。斯德哥尔摩大学化学物理专业博士生亚历山大·斯巴赫说：“在水研究这一课题中取得新发现的可能性是非常吸引人的，也是我进一步研究的灵感来源。”

斯德哥尔摩大学化学物理学博士后Harshad Pathak说：“能够在如此低温条件下测量水而不冻结，这是一个梦想成真。” “全世界都在尝试寻找这一最大值。”

“自WolfgangRöntgen早期工作以来，一直有一个多世纪以来关于水的奇特性质起源的激烈争论，”Anders Nilsson进一步解释道。“研究水的物理学的研究人员现在可以确定水在过冷状态下具有关键点的模型。下一阶段是在压力和温度方面找到关键位置。未来几年将面临巨大挑战“。