国际科研团队首次观测到水的奇异形态——“塑性冰七”。这种奇异形态兼具固态和液态特性，水分子形成刚性立方晶格，同时又表现出液态水内的皮秒旋转运动。该研究借助劳厄-朗之万研究所内的先进中子光谱仪等设施，通过准弹性中子散射（QENS）技术，识别出水在不同温度和压力下的三种形态：液态水、固态冰和“塑性冰七”。研究“塑性冰七”有助于理解冰卫星和冰行星的内部结构和冰川流动。

🧊“塑性冰七”是一种混合态，兼具固态和液态的特性。水分子形成刚性立方晶格，类似于“冰七”，但同时又表现出液态水内的快速旋转运动。

🌡️“塑性冰七”存在于特定的高温高压环境，即177℃—327℃的高温和0.1GPa—6GPa的压力下。

🔬准弹性中子散射（QENS）技术在此次观测中发挥了关键作用，它能够更精准地探测物体的平移和旋转动力学，从而识别出水的不同形态。

🔄研究表明，“塑性冰七”的分子动力学可能比最初模拟的更复杂，其分子旋转机制不同于此前预测的自由转子行为。水从“冰七”到“塑性冰七”的转变是连续的。

🚀研究水的塑性态和超离子态，有助于进一步理解木卫三、木卫四等冰卫星，以及天王星、海王星等冰行星的内部结构和冰川流动。

一个国际科研团队借助位于法国劳厄-朗之万研究所内先进的中子光谱仪等设施，首次观测到水的奇异形态——“塑性冰七”（Plastic ice Ⅶ）。研究水的塑性态和超离子态，能帮助人们进一步理解木卫三、木卫四等冰卫星，以及天王星、海王星等冰行星的内部结构和冰川流动。相关论文发表于最新一期《自然》杂志。

图片来源：物理学家组织网

一般而言，水有固态、液态和气态3种基本形态。但实际上，水还拥有更多形态，其中一些仅在高温高压下出现，被称为奇异态。15年前，科学家借助分子动力学模拟，预测了“塑性冰七”的存在，而此次研究则首次通过实验观测到了这一形态。

塑性态是一种混合态，兼具固态和液态的特性。在“塑性冰七”内，水分子形成刚性立方晶格——就像在“冰七”（一种立方结晶冰形，降至室温后可在3GPa以上由液态水形成）内一样，但同时又表现出液态水内的皮秒旋转运动。这种奇特形态出现在177℃—327℃高温、0.1GPa—6GPa（1GPa=10亿帕）的压力环境下。

准弹性中子散射（QENS）技术在此研究中发挥了关键作用。与其他光谱技术相比，QENS能更精准地探测物体的平移和旋转动力学。通过QENS，团队识别出了水在温度和压力发生变化时呈现出的3种不同形态：水分子同时存在平移和旋转两种运动的液态水；平移和旋转都被冻结的固态冰；以及位于中间的“塑性冰七”。在“塑性冰七”内，排列成有序晶体结构的水分子失去了自由平移的能力，但保留了旋转能力。

进一步分析表明，“塑性冰七”的分子动力学可能比最初模拟的更复杂，其分子旋转机制不同于此前预测的自由转子行为。而且，水从“冰七”到“塑性冰七”的转变是连续的，这意味着“塑性冰七”可能是另一种在更高温度和压力下存在的超离子态的“前身”。