中國(guó)科大等在氣體水合物和冰相研究中取得進(jìn)展

　　近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)“千人計(jì)劃”教授曾曉成研究組與大連理工大學(xué)教授趙紀(jì)軍研究組合作，通過(guò)理論研究預(yù)言了一種新的氣體水合物和冰相，研究成果發(fā)表在2月12日的《科學(xué)進(jìn)展》上。

　　目前，人們?cè)诤５缀蛢鐾翆影l(fā)現(xiàn)了巨大的天然氣水合物儲(chǔ)量。據(jù)保守估計(jì)，自然界中天然氣水合物中貯存的天然氣總量約為其它化石燃料儲(chǔ)量總和的兩倍，是一種具有良好前景的后續(xù)清潔能源。因此，對(duì)氣體水合物的研究在能源和環(huán)境領(lǐng)域有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。

　　兩個(gè)研究組通過(guò)計(jì)算模擬發(fā)現(xiàn)，水分子可以形成一種新的具有立方結(jié)構(gòu)的晶體，將其命名為III型氣體水合物。與已知的I型、II型和H型氣體水合物相比，這種新型氣體水合物具有較小的密度且含有較大的空腔，可以容納較大的氣體分子，如正十二面烷分子。理論計(jì)算表明，內(nèi)嵌正十二面烷分子的III型氣體水合物的結(jié)構(gòu)是熱力學(xué)穩(wěn)定的，而不含氣體分子的空心III型氣體水合物在一定的負(fù)壓區(qū)間內(nèi)也可以保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

　　縱觀已知冰相的發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史：從1900的冰II相到2014年的冰XVI相，這些冰相是被德國(guó)、美國(guó)、加拿大、日本和英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的。如果在未來(lái)的實(shí)驗(yàn)中制備出空心III型氣體水合物，那么它將有可能成為一種新的冰相結(jié)構(gòu)并作為冰XVII相的候選，從而有可能填補(bǔ)中國(guó)在發(fā)現(xiàn)新冰相史中的空白。

　　上述研究得到中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、教育部以及中組部千人計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。