Chemici najdou novou formu ledu

Nový hydrát klatrátového vodíku. Uznání: Pavel Odinev / Skoltech

Vědci ze Spojených států, Číny a Ruska popsali strukturu a vlastnosti nového hydrátu klatrátového vodíku vytvořeného při pokojové teplotě a nízkém tlaku. Hydrogenhydráty jsou potenciálním řešením pro skladování a přepravu vodíku, nejpřirozenějšího paliva. Výzkum byl publikován v časopise Dopisy o fyzické kontrole.

Led je složitá látka s mnoha polymorfními mutacemi, které podle zjištění vědců stále rostou. Fyzikální vlastnosti ledu se také liší: například vodíkové vazby mohou být při vysokých tlacích symetrické, což znemožňuje identifikaci molekuly ve vodě, zatímco nízký tlak způsobuje poruchy protonů, které molekuly umisťují do voda v mnoha možných orientálních prostorech uvnitř krystalové struktury. . Led kolem nás, včetně sněhových vloček, byl vždy nekonzistentní. Led může obsahovat molekuly xenonu, chloru, oxidu uhličitého nebo metanu a vytvářet hydrátové plyny, které mají často odlišnou strukturu než čistý led. Nejhojnější zemský plyn na Zemi existuje ve formě plynových hydrátů.

Ve své nové studii se chemici ze Spojených států, Číny a Ruska zaměřili na hydráty vodíku. Plynové hydráty mají mnoho zájmů pro teoretický výzkum a praktické aplikace, jako je skladování vodíku. Pokud je vodík skladován v přirozené formě, představuje riziko výbuchu, zatímco hustota je mnohem nižší, dokonce iu stlačeného vodíku. Proto vědci hledají nákladově efektivní řešení pro skladování vodíku.

„Není to poprvé, co se chystáme k hydrátům hydrogenu. V našem předchozím výzkumu jsme předpovídali nový hydrogenhydrát se 2 molekulami vodíku na molekulu vody. Bohužel je tento jedinečný hydrát možný pouze. odolává tlaku více než 380 000 atmosfér, které jsou snadno dostupné v laboratoři, ale je obtížné je aplikovat v praktických aplikacích. Náš nový článek popisuje hydráty, které obsahují málo vodíku, ale mohou vydržet déle nízký tlak, “řekl profesor Skoltech Artem R. Oganov.

Krystalová struktura hydrátů je silně závislá na tlaku. Při krátkém tlaku má několik otvorů, které podle Oganova připomínají čínské lucerny, z nichž každý přijímá molekuly vodíku. Jak se zvyšuje tlak, struktura se stává mnohem větší, s mnoha molekulami vodíku zabudovanými do krystalové struktury, i když se jejich stupeň volnosti stává mnohem menší.

Ve svém výzkumu publikovaném Dopisy o fyzické kontrole, vědci z Carnegie Institution of Washington (USA) a Ústavu fyziky pevných látek v Che-fej (Čína) pod vedením Alexandra F. Goncharova, profesora těchto dvou institucí, provedli experimenty na vlastnosti různých vodíkových hydrátů a objevil neobvyklý hydrát se 3 molekulami vody na molekulu vodíku. Tým vedený profesorem Oganovem používá k určení struktury sloučeniny odpovědné za jedinečné chování evoluční algoritmus USPEX vyvinutý Oganovem a jeho studenty. Vědci napodobili experimentální podmínky a našli novou strukturu podobnou známému hydrátu protonu C1 objednanému protony, ale odlišnému od C1 v molekulární orientaci vody. Tým ukázal, že k protonové poruše by mělo docházet při pokojové teplotě, proto byla vysvětlena rentgenová variace a data Ramanova spektra získaná v experimentu.

Reference: „Novel Hydrogen Clathrate Hydrate“ Yu Wang, Konstantin Glazyrin, Valery Roizen, Artem R. Oganov, Ivan Chernyshov, Xiao Zhang, Eran Greenberg, Vitali B. Prakapenka, Xue Yang, Shu-qing Jiang a Alexander F. Goncharove, 18. prosince 2020, Dopisy o fyzické kontrole.
DOI: 10,1103 / PhysRevLett.125.255702

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Hojnost života v korálových útesech je záhadná již od dob Charlese Darwina – nový výzkum poskytuje odpovědi

Ryby krmící plankton často kontrolují shromáždění ryb v oceánských korálových útesech. Uznání: Dr. Christina Skinner Studie odhaluje otevřenou mořskou vodu, která byla dříve považována...

Vysvětlují mladiství „tyrani“ – potomci masožravých dinosaurů nedostatek rozmanitosti dinosaurů?

Nový výzkum naznačuje, že potomci obrovských masožravých dinosaurů, jako je Tyrannosaurus rex, mohli zásadně přetvořit svá společenství překonáním menších konkurenčních druhů. Fotografický kredit:...

Datové limity mohou zmizet s novými optickými anténami – „světelné kroužky“

Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley našli nový způsob řízení vlastností světelných vln, který by mohl radikálně zvýšit množství dat, která přenášejí. Ukázali...

Odhalení vzácného ošetření mrtvoly „Mud Carapace“ pro egyptské mumie – a případ falešné identity

Mumifikovaná osoba a rakev ve sbírce Nicholson Collection v muzeu křídla Chau Chak, University of Sydney. A. Mumifikovaný jedinec zabalený v moderním pouzdře...

Asteroidový prášek nalezený v kráteru uzavírá případ o tom, co zabilo dinosaury

Vědci se domnívají, že jednoznačným spojením toho, co dinosaury zabilo jejich vyhynutí, s asteroidem, který zasáhl Zemi před 66 miliony let, našli klíčový důkaz:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.