新型笼状氢水合物的分子结构。

　　冰是一种高度复杂的物质。随着研究的深入，科学家陆续发现了各种状态的冰。冰的物理性质在不同条件下也有显著区别，例如，氢键会在高压作用下变得对称，让人无法区分出单个水分子；而低压条件则会引起质子紊乱，使晶体结构中的水分子表现出多种空间取向。

　　常见的冰是质子无序的，它可能吸收氙、氯、二氧化碳或甲烷分子，形成天然气水合物。通常情况下，这种水合物的结构与纯冰有别。

　　eurekalert.org网站当地时间12月22日报道，来自美国、中国和俄罗斯的科学家们在《物理评论快报》杂志中发文，对一种在室温和相对低压条件下形成的笼状氢水合物进行了描述。研究人员表示，这种新型氢水合物或许是解决氢燃料储存、运输问题的潜在方案——自然状态下储存，氢气有爆炸危险；即便以压缩方式存储，氢气密度也偏低。

　　俄罗斯斯科尔科沃理工学院教授Artem R. Oganov说：“这不是人类首次关注氢水合物。此前，我们曾预测了一种氢水合物，每个水分子中含有两个氢分子。然而，这种特殊水合物只能在至少38万大气压下才能存在。这在实验室中不难实现，但却缺乏实际应用价值。我们最新报道的这种氢水合物，虽然氢含量相对较低，但能够在更低压力下稳定存在。”

　　氢水合物的晶体结构与压力密切相关。Oganov教授表示，在低压条件下，氢水合物有非常庞大的笼状结构，可以容纳氢分子。随着压力的增加，晶体结构变得更加致密，尽管自由度显著降低了，但更多的氢分子可以被“塞入”晶体结构中。

　　美国华盛顿卡内基研究所和中国合肥固体物理研究所的科学家在研究不同种类的氢水合物性质时，发现了这种异乎寻常的新水合物。

　　Oganov教授团队用自行开发的USPEX进化算法破解了水合物的结构。通过模拟实验，研究人员发现了一种与已知的质子有序C1水合物非常相似，但水分子取向不同的新结构。他们指出，质子无序应该是在室温条件下发生的，这也解释了实验中获得的X射线衍射和拉曼光谱数据。

　　原创编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

　　期刊来源：《物理评论快报》