深度观察网2025年11月08日 14:56消息，科学家发现第21种冰相，揭示水的固态复杂性。
11月8日，科技媒体phys于10月10日发表文章指出，水的固态形态远比人们想象的更加复杂。由韩国标准与科学研究院（KRISS）牵头的国际研究团队宣布，成功发现第21种冰的相态，并将其命名为“冰XXI”。
在标准大气压下，我们通常认为冰是水的唯一固态形式，只有当温度低于0°C时才会结冰。由KRISS主导的国际科研团队打破了这一传统认知，证实除了温度之外，极端压力同样是影响水分子结构、促使水结晶形成冰的重要因素。这一重大发现不仅拓展了人类对水的认识，也标志着材料科学领域取得了一项重要突破。
实际上，通过调节温度和压力，科学家能够让水分子以不同的方式排列，形成多种结构的晶体，这些不同形态的固态水被称为“冰相”。
在过去一个世纪里，科学界已经识别出至少20种不同的冰相。“冰XXI”的发现，使这个独特的“家族”成员数量增加到了21个，进一步揭示了水这种地球上最常见物质的复杂与神奇。 水作为自然界中最常见的物质之一，其形态的多样性令人惊叹。从我们日常所见的固态、液态到气态，再到科学家在极端条件下发现的多种冰相，水展现出的物理特性不断挑战着我们的认知。而“冰XXI”的出现，不仅丰富了人类对水的认识，也提醒我们，即便是在看似熟悉的事物中，仍隐藏着许多未解之谜。这种持续探索的过程，正是科学精神的重要体现。
创造“冰XXI”的关键在于一项被称为“动态金刚石压砧（dDAC）”的先进技术。与传统设备逐步加压的方式不同，dDAC可以在仅10毫秒的时间内，对水样施加高达2吉帕（GPa）的压力，这相当于约2万倍于地球表面的大气压。
这种高效且精准的压缩方法，避免了加压过程中产生不必要的结晶现象，促使水分子形成了一种此前未被发现、结构更为复杂的晶体形态，即“冰XXI”。
为了记录这一快速变化的过程，团队采用了欧洲XFEL的超快X射线脉冲，其作用就像一台每秒可拍摄百万帧的超级摄像机。
在10毫秒的加压和1秒的减压循环中，X射线激光以微秒为单位的时间间隔捕捉水分子的结构变化，清晰地呈现出冰XXI形成的“分子电影”。随后，在PETRAIII光束线上的实验进一步精确测定了其晶体结构。
分析结果显示，冰XXI呈现出一种独特的四方晶体结构，其晶胞异常庞大，这一特性与所有已知的冰相均有显著差异。研究人员指出，液态水在超高压条件下结晶时，其最终形成的结构取决于被“过压缩”的程度。这一发现揭示了水的结晶过程远比此前认知的更为复杂，可能还存在更多尚未被发现的高温亚稳态冰相。 我认为，这一研究成果不仅拓展了我们对水在极端条件下的行为理解，也为材料科学和地球物理学提供了新的研究方向。水作为生命的基础，其多变的形态始终充满未知，而每一次新相态的发现，都在提醒我们自然界的复杂性远超想象。
附上参考地址
Multiple freezing–melting pathways of high-density ice through ice XXI phase at room temperature
