自然:科学家造出水的第十七种结晶形式 去气水合物笼晶密

顾汉现

作者：Werner F. Kuhs

来源：《自然》

发布时间：2014/12/23 11:04:38

科学家造出水的第十七种结晶形式


G译: 图1 ：浸出从SII笼形结构氖原子。
氖原子（蓝色）可以很容易地大笼之间行进（灰色）穿过水分子的六元环（红色虚线）。除去来自小笼子（绿色）氖原子需要一个水空缺在五元环中的一个的存在14。

    德国哥廷根大学14-12-10日发表新闻公报说，德法研究人员制造出了水的一种新结晶形式——“冰十六”，将来，这一成果或也可用来解决能源生产、运输和储存中遇到的问题。

“冰十六”由气体水合物制成，是水的第十七种结晶形式，也是其密度最小的一种结晶形式。

气体水合物是一种笼形晶体，外来气体分子被水分子氢键所结成的晶体网络坚实地围在其中。在制造“冰十六”过程中，研究人员选用氖气水合物为实验对象，将其中的氖气抽出，仅剩由水分子形成的晶体结构，即“空的气体水合物”。

抽出气体分子后，气体与水的吸引作用消失，晶格发生扩展。研究人员维尔纳·库斯说，这是科学家首次在实验室中直接量化水分子和气体分子相互作用的影响，有助于进一步了解气体水合物，对地质学和化学研究意义重大。

气体水合物在地球碳循环中扮演重要角色，甲烷水合物（即可燃冰）在永冻土层和海床中大量存在。一些科学家设想，如果能将可燃冰中的甲烷释放出来用作能源，同时将二氧化碳固定在气体水合物中，则既可获取能源又能减少大气中的温室气体。但这一设想是否可行尚待研究。

此外，在石油、天然气运输过程中，特殊的压力和温度环境易使一些气体和水形成气体水合物，从而堵塞管道。研究人员认为，对气体水合物的进一步了解也有助解决这一问题。

这一研究成果发表在新一期《自然》杂志上。（郭洋）

http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature14014.html