地平线快报2025年11月08日 14:58消息，科学家发现第21种冰相，揭示水的固态新形态。

　　 11月8日消息，科技媒体phys于10月10日发布博文，报道称水的固态形式远比我们想象的复杂。由韩国标准与科学研究院（KRISS）领导的国际团队宣布发现了第21种冰相（Ice phase），并将其命名为“冰XXI”。 从科学角度来看，这一发现进一步揭示了水在极端条件下的多样形态，也反映出人类对自然界基本物质的理解仍在不断深化。水作为地球上最常见且最重要的物质之一，其物理性质的研究始终充满挑战与惊喜。此次新冰相的发现不仅拓展了我们对冰的认知边界，也为材料科学、地球物理学乃至天体研究提供了新的视角和可能性。

　　 在标准大气压下，我们熟知的冰是水唯一的固态形式，通常只有在0°C以下才会凝结成冰。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。

　　 创造“冰 XXI”的关键在于一项名为“动态金刚石压砧（dDAC）”的尖端技术。与传统设备缓慢加压的方式不同，dDAC 能在短短 10 毫秒内，对水样品施加高达 2 吉帕（GPa）的巨大压力，这相当于近 2 万倍的地球表面大气压。

　　 这种高效且精准的压缩方法，防止了加压过程中不必要的结晶现象，促使水分子呈现出一种此前未被发现、结构更为复杂的晶体形态，即“冰XXI”。

　　 为了捕捉这一瞬息万变的过程，团队使用了欧洲 XFEL 的超快 X 射线脉冲，其功能类似于一架能以每秒百万帧速度拍摄的超级摄像机。

　　 在仅10毫秒的加压和1秒的减压循环中，X射线激光以微秒级的间隔记录下水分子的结构变化，清晰地制作出冰XXI形成的“分子电影”。后续在PETRAIII光束线上的实验则精确测定了其晶体结构。 这一研究成果不仅揭示了水在极端条件下的相变过程，也为我们理解冰的不同形态提供了新的视角。通过高精度的实验手段，科学家得以捕捉到微观层面的动态变化，为材料科学和地球物理学等领域带来了重要启示。此类研究有助于进一步探索自然界中复杂物质行为的规律，推动相关领域的技术发展与应用。

　　 分析结果显示，冰XXI具有一种独特的四方晶体结构，其晶胞异常庞大，与目前已知的所有冰相都有显著差异。研究人员指出，液态水在超高压条件下形成何种晶体结构，取决于其被“过压缩”的程度。这一发现表明，水的结晶过程比此前认为的更加复杂，可能还存在更多尚未被发现的高温亚稳态冰相。

　　 附上参考地址

　　 Multiple freezing–melting pathways of high-density ice through ice XXI phase at room temperature