Ice XI
বরফ একাদশ হল আই. এইচ-এর হাইড্রোজেন-নির্দেশিত রূপ, বরফের সাধারণ রূপ। বরফ দ্বিতীয় থেকে বরফ XIX পর্যন্ত বরফের বিভিন্ন পর্যায় বিভিন্ন তাপমাত্রা এবং চাপে পরীক্ষাগারে তৈরি করা হয়েছে। বরফ একাদশের মোট অভ্যন্তরীণ শক্তি বরফ আই. এইচ-এর তুলনায় প্রায় এক ষষ্ঠাংশ কম, তাই নীতিগতভাবে এটি স্বাভাবিকভাবেই তৈরি হওয়া উচিত যখন বরফ আই. এইচ 72 কেলভিন-এর নিচে শীতল করা হয়। এই রূপান্তর অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয় নিম্ন তাপমাত্রা দুটি কাঠামোর মধ্যে তুলনামূলকভাবে কম শক্তির পার্থক্যের সাথে সম্পর্কযুক্ত। বরফের জলের অণুগুলি চারটি আধা-এলোমেলোভাবে নির্দেশিত হাইড্রোজেন বন্ধন দ্বারা বেষ্টিত। এই ধরনের ব্যবস্থাগুলি নিম্ন তাপমাত্রায় একাদশ বরফের মধ্যে পাওয়া হাইড্রোজেন বন্ধনের আরও সুশৃঙ্খল বিন্যাসে পরিবর্তিত হওয়া উচিত, যতক্ষণ স্থানীয় প্রোটন হপিং যথেষ্ট সক্ষম হয়; এমন একটি প্রক্রিয়া যা ক্রমবর্ধমান চাপের সাথে সহজ হয়ে যায়। তদনুসারে, বরফ একাদশের ষড়ভুজাকার বরফ এবং বায়বীয় জল (~ 72 কে, ~ 0 পিএ) সহ একটি ত্রিগুণ বিন্দু রয়েছে বলে মনে করা হয়। বৈশিষ্ট্য বরফ একাদশের একটি অর্থোরম্বিক কাঠামো রয়েছে যার স্পেস গ্রুপ সিএমসি21-এ প্রতি একক কোষে আটটি অণু রয়েছে। এর জালের পরামিতিগুলি হল a = 4.465 (3) Å, b = 7.859 (4) Å, এবং c = 7.292 (2) Å 5 K-তে। আসলে প্রতি একক কোষে আটটি পরমাণুর অর্থোরম্বিক কাঠামো সহ বরফের 16টি স্ফটিকগতভাবে অসম হাইড্রোজেন-আদেশযুক্ত বিন্যাস রয়েছে, তবে বৈদ্যুতিন কাঠামো গণনাগুলি Cmc21-কে সবচেয়ে স্থিতিশীল বলে দেখায়। পিএনএ21 স্পেস গ্রুপের সাথে আরেকটি সম্ভাব্য বিন্যাসও আগ্রহের বিষয়, কারণ এটি একটি অ্যান্টিফেরোইলেক্ট্রিক স্ফটিক, যা ডেভিডসন এবং মোরোকুমা 1984 সালে ভুলভাবে সবচেয়ে স্থিতিশীল কাঠামো হিসাবে প্রস্তাব করেছিলেন। বাস্তবে, বরফ একাদশ প্রায় এক সপ্তাহের জন্য 72 কেলভিন-এর ঠিক নিচে রাখা একটি পাতলা (10 মিলিমিটার) কেওএইচ দ্রবণ থেকে সহজেই প্রস্তুত করা হয় (ডি2ও-এর জন্য 76 কেলভিন-এর ঠিক নিচে তাপমাত্রা যথেষ্ট হবে)। হাইড্রক্সাইড আয়নগুলি ষড়ভুজাকার বরফের মধ্যে ত্রুটি তৈরি করে, যার ফলে প্রোটনগুলি অক্সিজেন পরমাণুর মধ্যে আরও অবাধে লাফিয়ে উঠতে পারে (এবং তাই বরফ একাদশের এই কাঠামোটি 'বরফের নিয়ম' ভেঙে দেয়)। আরও সুনির্দিষ্টভাবে, প্রতিটি হাইড্রক্সাইড আয়ন একটি বিজেরাম এল ত্রুটি এবং একটি আয়নাইজড ভার্টেক্স তৈরি করে। ত্রুটি এবং আয়ন উভয়ই জাল জুড়ে চলাচল করতে পারে এবং প্রোটন পুনর্বিন্যাসে 'সহায়তা' করতে পারে। ধনাত্মক K + আয়নও একটি ভূমিকা পালন করতে পারে কারণ এটি দেখা গেছে যে KOH অন্যান্য ক্ষারীয় হাইড্রক্সাইডের তুলনায় ভাল কাজ করে। এই ক্রমবদ্ধকরণ প্রক্রিয়াগুলির সঠিক বিবরণ এখনও খুব কম বোঝা যায় এবং প্রশ্নবিদ্ধ কারণ পরীক্ষামূলকভাবে হাইড্রক্সাইড এবং কে + আয়নগুলির গতিশীলতা প্রায় 72 কেলভিন খুব কম বলে মনে হয়। বর্তমান বিশ্বাস হল যে কেওএইচ শুধুমাত্র হাইড্রোজেন পুনর্বিন্যাসে সহায়তা করার জন্য কাজ করে এবং বরফ একাদশের নিম্ন-শক্তি স্থায়িত্বের জন্য প্রয়োজনীয় নয়। যাইহোক, 2010 সালে তোশিয়াকি আইতাকার গণনা এটিকে প্রশ্নবিদ্ধ করে। আইতাক যুক্তি দেখান যে কেওএইচ আয়নগুলি সি-অক্ষ বরাবর স্ফটিক জালের বড় নেট বৈদ্যুতিক দ্বিমেরু মুহুর্তের জন্য ক্ষতিপূরণ দেয়। পূর্বোক্ত বৈদ্যুতিন কাঠামোর গণনাগুলি একটি অসীম জাল ধরে করা হয় এবং পৃষ্ঠ আধান দ্বারা তৈরি ম্যাক্রোস্কোপিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবগুলিকে উপেক্ষা করা হয়। যেহেতু এই ক্ষেত্রগুলি যে কোনও সীমাবদ্ধ আকারের স্ফটিকের মধ্যে উপস্থিত থাকে, অ-ডোপড বরফ একাদশ-এ, প্রচলিত ফেরোইলেক্ট্রিকের মতো বিকল্প দ্বিমেরু মুহুর্তের ক্ষেত্রগুলি গঠন করা উচিত। এটিও বলা হয়েছে যে, আইস আইএইচ => আইস ইলেভেন রূপান্তর প্রোটনগুলির টানেলিং দ্বারা সক্ষম করা হয়। যদিও বরফ একাদশকে বরফ আইএইচ-এর চেয়ে বেশি স্থিতিশীল গঠন বলে মনে করা হয়, তবে রূপান্তরটি খুব ধীর। একটি প্রতিবেদন অনুসারে, অ্যান্টার্কটিক পরিস্থিতিতে অনুঘটকের সহায়তা ছাড়াই এটি তৈরি হতে কমপক্ষে 100,000 বছর সময় লাগবে বলে অনুমান করা হয়। 1998 সালে অ্যান্টার্কটিকার প্রায় 100 বছরের পুরনো বরফের মধ্যে একাদশ বরফের সন্ধান পাওয়া যায়। 2004 সালে আরও একটি গবেষণায় এই আবিষ্কারটি পুনরুত্পাদন করতে সক্ষম হয়নি, তবে, অ্যান্টার্কটিক বরফ অধ্যয়নের পরে যা প্রায় 3000 বছর পুরানো ছিল। 1998 সালের অ্যান্টার্কটিক গবেষণায় আরও দাবি করা হয়েছে যে রূপান্তর তাপমাত্রা (বরফ একাদশ => বরফ আইএইচ), যা উপরে উল্লিখিত প্রত্যাশিত ট্রিপল পয়েন্টের (72 কে, ~ 0 পিএ) তাপমাত্রার চেয়ে অনেক বেশি। বরফ একাদশ খুব কম তাপমাত্রায় (~ 10 কেলভিন) বিশুদ্ধ জল ব্যবহার করে পরীক্ষায় পাওয়া গেছে এবং নিম্ন চাপ-উপরের বায়ুমণ্ডলে উপস্থিত বলে মনে করা হয়। সম্প্রতি, বরফ একাদশের ছোট ছোট ক্ষেত্রগুলি বিশুদ্ধ জলে গঠিত হতে দেখা গেছে; 70 এমপিএ পর্যন্ত হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপের অবস্থার অধীনে 72 কেলভিন তাপমাত্রায় এর বরফ আইএইচ-এ রূপান্তর ঘটে। বরফ ইহ যা বরফ একাদশ-এ রূপান্তরিত হয়েছে এবং তারপর বরফ ইহ-এ ফিরে এসেছে, তাপমাত্রা বাড়ানোর পরে, কিছু হাইড্রোজেন-আদেশিত ডোমেন ধরে রাখে এবং আরও সহজেই আবার বরফ একাদশ-এ রূপান্তরিত হয়। একটি নিউট্রন পাউডার বিচ্ছুরণ গবেষণায় দেখা গেছে যে ছোট হাইড্রোজেন-আদেশিত ক্ষেত্রগুলি 111 কেলভিন পর্যন্ত বিদ্যমান থাকতে পারে। আইসেস আইএইচ এবং একাদশের মধ্যে রমন বর্ণালীতে স্বতন্ত্র পার্থক্য রয়েছে, যেখানে বরফ একাদশ অনুবাদমূলক (~ 230 সেমি-1), গ্রন্থাগারিক (~ 630 সেমি-1) এবং ইন-ফেজ অসমমিত প্রসারিত (~ 3200 সেমি-1) অঞ্চলে অনেক শক্তিশালী শিখর দেখায়। আইস আইসি-র একটি প্রোটন-অর্ডার্ড রূপও রয়েছে। বরফ XIc-এর মোট অভ্যন্তরীণ শক্তির পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল বরফ XIh-এর মতো ইতিহাস 1964 সালের গোড়ার দিকে বরফে হাইড্রোজেন-অর্ডারিংয়ের ইঙ্গিত দেখা গিয়েছিল, যখন ডেঙ্গেল এট আল। থার্মো-স্টিমুলেটেড ডিপোলারাইজেশন (টিএসডি) কারেন্টের একটি শিখরকে একটি প্রোটন-অর্ডারড ফেরোইলেকট্রিক পর্যায়ের অস্তিত্বের জন্য দায়ী করা হয়। যাইহোক, তারা চূড়ান্তভাবে প্রমাণ করতে পারেনি যে একটি পর্যায় রূপান্তর ঘটেছে, এবং অনসেগার উল্লেখ করেছিলেন যে ত্রুটি এবং জালের অসম্পূর্ণতার গতিবিধি থেকেও শিখরটি উদ্ভূত হতে পারে। অনসাগার পরামর্শ দিয়েছিলেন যে পরীক্ষাবিদরা একটি যত্নশীল ক্যালোরিমেট্রিক পরীক্ষা করে তাপ ক্ষমতার নাটকীয় পরিবর্তনের সন্ধান করেন। 1972 সালে সুজি কাওয়াড়া এবং অন্যান্যরা প্রথম পরীক্ষামূলকভাবে বরফ একাদশের একটি পর্যায় সনাক্ত করেন। ফেরোইলেকট্রিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত বরফ একাদশ ফেরোইলেকট্রিক, যার অর্থ এটির একটি অভ্যন্তরীণ মেরুকরণ রয়েছে। ফেরোইলেকট্রিক হিসাবে যোগ্যতা অর্জনের জন্য এটিকে অবশ্যই একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অধীনে মেরুকরণ পরিবর্তন প্রদর্শন করতে হবে, যা চূড়ান্তভাবে প্রদর্শিত হয়নি তবে যা অন্তর্নিহিতভাবে সম্ভব বলে ধরে নেওয়া হয়। ঘন বরফের একটি ফেরোল্যাক্ট্রিক পর্যায়ও রয়েছে এবং এই ক্ষেত্রে বরফের ফেরোল্যাক্ট্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি পরীক্ষামূলকভাবে মনোলেয়ার পাতলা ফিল্মগুলিতে প্রদর্শিত হয়েছে। অনুরূপ একটি পরীক্ষায়, প্ল্যাটিনামের (111) পৃষ্ঠে ষড়ভুজাকার বরফের ফেরোইলেকট্রিক স্তর তৈরি করা হয়েছিল। উপাদানটির একটি মেরুকরণ ছিল যার ক্ষয় দৈর্ঘ্য ছিল 30টি মনোলেয়ার যা ইঙ্গিত করে যে ডোপ্যান্ট ব্যবহার না করে নিম্ন তাপমাত্রায় সাবস্ট্রেটে বরফ একাদশের পাতলা স্তরগুলি চাষ করা যেতে পারে। এক-মাত্রিক ন্যানো-সীমাবদ্ধ ফেরোইলেকট্রিক বরফ একাদশ 2010 সালে তৈরি করা হয়েছিল। অ্যাস্ট্রোফিজিক্যাল প্রভাব যেমন উল্লেখ করা হয়েছে, একাদশ বরফ তাত্ত্বিকভাবে বাইরের সৌরজগতের অ্যাস্ট্রোফিজিক্যাল পরিবেশে এবং চাঁদ ও বুধের স্থায়ী ছায়াযুক্ত মেরু গর্তের মধ্যে উপস্থিত 50-70 K-এর মধ্যে তাপমাত্রায় কম চাপে তৈরি হতে পারে। বরফ একাদশ প্রায় 70 কেলভিন-এর কাছাকাছি সহজেই গঠিত হয়-বিপরীতভাবে, কম তাপমাত্রায় এটি তৈরি হতে বেশি সময় নেয়। পরীক্ষামূলক পরিমাপ থেকে এক্সট্রপোলেটিং, এটি 70 কেলভিন-এ গঠন করতে 50 বছর এবং 50 কেলভিন-এ 300 মিলিয়ন বছর সময় নেয় বলে অনুমান করা হয়। এটি ইউরেনাস এবং নেপচুনের উপরের বায়ুমণ্ডল এবং প্লুটো এবং শ্যারনের মতো জায়গায় উপস্থিত থাকতে পারে বলে ধারণা করা হয়। বৃহস্পতি এবং শনির বায়ুমণ্ডলেও বরফ একাদশের ছোট ক্ষেত্র থাকতে পারে। বরফ একাদশের ছোট ক্ষেত্রগুলি 111 কেলভিন পর্যন্ত তাপমাত্রায় বিদ্যমান থাকতে পারে বলে কিছু বিজ্ঞানী অনুমান করেছেন যে এটি আন্তঃনাক্ষত্রিক স্থানে মোটামুটি সাধারণ হতে পারে, যেখানে ছোট 'নিউক্লিয়েশন বীজ' স্থানের মধ্য দিয়ে ছড়িয়ে পড়ে এবং নিয়মিত বরফে রূপান্তরিত হয়, অনেকটা ভোনেগাটের বিড়ালের দোলনাতে উল্লিখিত কল্পিত বরফ-নয়টির মতো। আন্তঃনাক্ষত্রিক মহাকাশ এবং গ্রহ গঠনে একাদশ বরফের সম্ভাব্য ভূমিকা বেশ কয়েকটি গবেষণা পত্রের বিষয় হয়ে দাঁড়িয়েছে। বাইরের মহাকাশে বরফ একাদশের পর্যবেক্ষণমূলক নিশ্চিতকরণ না হওয়া পর্যন্ত, ইটাকা দ্বারা উত্থাপিত পূর্বোক্ত সমালোচনার কারণে মহাকাশে বরফ একাদশের উপস্থিতি বিতর্কিত রয়ে গেছে। 2009 সালে মহাকাশে একাদশ বরফের অনুসন্ধানের প্রস্তুতির জন্য একাদশ বরফের ইনফ্রারেড শোষণ বর্ণালী অধ্যয়ন করা হয়েছিল। তথ্যসূত্র বাইরের লিঙ্ক জল বরফ ফেরোইলেকট্রিক উপকরণ