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水无常形,“冰”无常“式” -使用WAXS和XPCS观测水的相变

2019-03-01 09:26:00 379

The Two Faces of water


    结合美国阿贡国家实验室(ANL)的先进光子源(APS)和德国DESY研究中心的PETRA III同步加速器源的测量,由瑞典斯德哥尔摩大学领导的一个国际研究小组公布了一种新的、显著的水的特性。太阳系中的大多数水冰实际上是以玻璃状的无定形形式存在的,有两种形式,一种是高密度(HDA),另一种是低密度(LDA)。

    研究在115 K到130 K的温度升温,HDA冰到LDA冰的相变过程后,研究小组发现了转变,通过液态进行的证据:首先,HDA冰似乎变成液体形式的高密度水,然后这种高密度液体(HDL)变成低密度形式(低密度液体,LDL)。因此,该研究证明了两种液态水的存在,至少在极低温度下的超粘性状态下 - 这是进一步了解这种神奇液体的重要一步,这种液体的特殊性质对于地球上的生命是不可或缺的。

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图片引自:114(31), 8193–8198 (2017)DOI: 10.1073/pnas.1705303114

     该实验的结构信息是从APS拍摄的广角X射线散射(WAXS)数据获得的。然而,为了揭示相变的细节,该团队必须获得动态信息,这可以通过PETRA III的X射线光子相关光谱(XPCS)获得,此实验中的探测器使用的是X-SPECTRUM公司的LAMBDA探测器。 “这些测量对探测器的关键要求是小像素尺寸,低噪声和高效率 - 即高信噪比 - 因为在研究这种辐射敏感样品时检测到的光子计数率非常低,”作者Michael Sprung,负责P10 Coherence Applications光束线的科学家说道。此实验就是在该线站进行的。 “由于其小像素尺寸,Lambda探测器允许我们将光子剂量扩散到两倍大的样品区域。此外,它还可以实现有效的无噪声单光子计数。没有它,测量是不可能的”。


REFERENCE:

Diffusive dynamics during the high-to-lowdensity transition in amorphous iceProceedings of the National Academy of Sciences 114(31), 8193–8198 (2017)DOI: 10.1073/pnas.1705303114

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德国X-SPECTRUM公司

    德国X-Spectrum公司是从德国DESY同步辐射独立出来的一家公司, X-Spectrum公司是一家致力于为同步辐射及普通实验室提供前沿的X射线探测器。 该公司提供的LAMBDA探测器是具有独一无二的性能。 德国 X-Spectrum公司不仅提供了探测器, 而且还提供可集成到常见同步辐射装直中专门的IT设备和软件。 德 国X-Spectrum公司拥有经验丰宙的团队以及LAMBDA探测器的易操作性和高性能表现将给同步辐射实验者提供最好的支持。


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