얼음은 '0도가 넘으면 녹아서 물이 된다'는 것이 일반적인 이야기지만, 한국표준과학연구원(KRISS)이 이끄는 국제연구팀에 의해 '실온에서 고체가 되는 얼음'의 존재가 확인되었고, 연구팀은 발견한 결정 구조의 얼음을 '얼음 XXI(ice XXI)'라고 명명했다.
얼음의 결정 구조에는 다양한 변형이 존재하며, 구조마다 「얼음 I」, 「얼음 II」, 「얼음 III」라고 하는 로마 숫자가 붙어 있는 이름이 주어져 있는데, 이번에 새로 발견된 얼음 XXI는 일반 공기압의 약 2만 배에 해당하는 2기가파스칼이라는 고압 환경 하에서 관찰되었다.
얼음 XXI는 독일 전자 싱크로트론 연구소(DESY)에 설치된 X선 자유 전자 레이저 시설 「European XFEL」과, DESY가 가지는 방사광 시설 「PETRA-III」를 이용한 실험으로 관찰되었다.
연구팀은 물을 2개의 다이아몬드 사이에 배치해, 매초 120 기가 파스칼이라고 하는 매우 급속한 기세로 압력을 상승시켜, 2 기가 파스칼이라고 하는 고압 환경을 실현. 그 후 1초에 걸쳐 압력을 낮추었으며, 이 일련의 흐름을 European XFEL의 X선 플래시를 이용해, 100만분의 1초마다 촬영하고, 물의 결정 구조의 변화를 관찰했다.
다음은 관찰 결과를 정리한 그림으로, 압력이 상승함에 따라 얼음 XXI가 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한 얼음 XXI는 '준안정' 상태에 있어, 일시적으로만 존재할 수 있다고 한다.
https://www.xfel.eu/news_and_events/news/index_eng.html?openDirectAnchor=2828&two_columns=0
실험에 사용된 European XFEL의 고에너지 밀도 장치가 아래.
https://www.xfel.eu/news_and_events/news/index_eng.html?openDirectAnchor=2828&two_columns=0
연구팀의 일원인 레이첼 해즈번드씨는 "이번 연구결과는, 더 많은 고온 준안정 얼음층이나 전이경로가 존재할 가능성을 보여주고 있으며, 얼음위성의 조성에 관한 새로운 지견을 가져올 가능성이 있습니다"라고 말해 얼음XXI의 성과를 어필하고 있다.
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