Фазовые переходы в аморфном льде.

Ключевые слова: ПРИМЕСЬ-ГЕЛИЕВЫЕ ГЕЛИ, АМОРФНЫЙ ЛЕД, ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ

Аннотация

Вопросы формирования льда при низких температурах, аморфный лед разных модификаций, фазовые переходы в аморфных образцах льда и процессы его кристаллизации имеют большой интерес с учетом определяющей зависимости белковой формы жизни от воды в ее разных проявлениях, а также важной роли воды и льда во многих геологических процессах на нашей Земле. В данной работе мы приводим результаты исследований фазовых переходов в аморфных нанообразцах льда, полученных после распада примесь-гелиевых гелей. Особенности методики связаны с конденсацией смеси малой концентрации примеси в большом количестве газообразного гелия на поверхность сверхтекучего гелия. Это позволяет достигать скорость охлаждения смеси ~103 К/с от комнатной температуры до ≈1.6 К. В данной работе в качестве примеси использовались водяные пары.
Рентгеноструктурный анализ аморфных ледяных нанообразцов (NPA), полученных после распада гелиевого геля, показал, что аморфное гало для таких образцов может быть описано существования двух аморфных фаз – фазы малой плотности (LDA, примерно 15%) и фазы средней плотности (MDA, остальное). Существование MDA фазы было недавно впервые получено экспериментально [1] и приводимые нами результаты также подтверждают существование такой аморфной фазы льда. Причем попытка подгонки данных наших измерений с помощью известных ранее аморфных фаз льда LDA и HDA (аморфной фазы высокой плотности) дала неудовлетворительные результаты.
Установлено, что в процессе отжигов имеет место многоступенчатый процесс структурных превращений исходного LDA+МDA образца: от начальных изменений аморфного состояния при 110К через кристаллизацию кубической фазы льда Ic с ее интенсивным ростом при температуре 130К до превращения кубического льда в гексагональную фазу Ih в температурном интервале T=135÷230K. Как и в работе [1] MDA фаза в процессе отжига переходит не в LDA фазу, как это было обнаружено для аморфной фазы высокой плотности, а в кристаллическую фазу (Ic) и (Ih).
Стоит отметить, что применяемую нами методику распада примесь-гелиевого геля можно сравнивать с формированием льда в процессе развития нашей Вселенной (при малых концентрациях молекул воды и достаточно большого количества атомов легких элементов таких как водород, дейтерий, гелий и при низких температурах реликтового излучения), а также с конденсацией паров воды в верхних слоях атмосферы.

Keywords: IMRPURITY-HELIUM GELS, AMOREPHOUS ICE, PHASE TRANSITIONS

Abstract