Superionic water
सुपरियोनिक जल, जिसे सुपरियोनिक बर्फ या बर्फ XVIII भी कहा जाता है, पानी का एक चरण है जो अत्यधिक उच्च तापमान और दबाव पर मौजूद होता है। सुपरियोनिक जल में, पानी के अणु टूट जाते हैं और ऑक्सीजन आयन एक समान दूरी वाले जाली में क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं जबकि हाइड्रोजन आयन ऑक्सीजन जाली के भीतर स्वतंत्र रूप से तैरते हैं। स्वतंत्र रूप से गतिशील हाइड्रोजन आयन सुपरियोनिक जल को विशिष्ट धातुओं की तरह लगभग प्रवाहकीय बनाते हैं, जिससे यह एक सुपरियोनिक संवाहक बन जाता है। यह बर्फ के 19 ज्ञात क्रिस्टलीय चरणों में से एक है। सुपरियोनिक जल आयनिक जल से अलग है, जो एक काल्पनिक तरल अवस्था है जो हाइड्रोजन और ऑक्सीजन आयनों के अव्यवस्थित सूप की विशेषता है। जबकि दशकों तक सिद्धांतित किया गया था, यह 1990 के दशक तक नहीं था कि सुपरियोनिक पानी के लिए पहला प्रयोगात्मक प्रमाण उभरा। प्रारंभिक साक्ष्य हीरे की गुठली कोशिका में लेजर-गर्म पानी के ऑप्टिकल माप से और अत्यंत शक्तिशाली लेजर द्वारा आश्चर्यचकित पानी के ऑप्टिकल माप से आए। सुपरियोनिक पानी में ऑक्सीजन जाली की क्रिस्टल संरचना के लिए पहला निश्चित प्रमाण लेजर-शॉक्ड पानी पर एक्स-रे माप से आया था जो 2019 में रिपोर्ट किया गया था। यदि यह पृथ्वी की सतह पर मौजूद होता, तो सुपरियोनिक बर्फ तेजी से विघटित होती। मई 2019 में, लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एल. एल. एन. एल.) के वैज्ञानिक सुपरियोनिक बर्फ को संश्लेषित करने में सक्षम थे, जिससे यह पुष्टि हुई कि यह सामान्य बर्फ से लगभग चार गुना घनी और काले रंग की है। यूरेनस और नेपच्यून जैसे विशाल ग्रहों के आवरणों में सुपरियोनिक जल मौजूद होने का सिद्धांत है। गुण, यह सिद्धांत दिया जाता है कि सुपरियोनिक बर्फ में दो क्रिस्टलीय संरचनाएँ हो सकती हैं। इससे अधिक दबाव पर भविष्यवाणी की जाती है कि सुपरियोनिक बर्फ एक शरीर-केंद्रित घन संरचना पर ले जाएगी। हालांकि, 3,140 डिग्री फ़ारेनहाइट से अधिक के दबाव और तापमान पर, यह भविष्यवाणी की जाती है कि संरचना अधिक स्थिर चेहरे-केंद्रित घन जाली में स्थानांतरित हो जाएगी। बर्फ का रंग काला दिखाई देता है। सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक साक्ष्य का इतिहास डेमोंटिस और अन्य। 1988 में शास्त्रीय आणविक गतिकी अनुकरण का उपयोग करके सुपरियोनिक पानी के लिए पहली भविष्यवाणी की। 1999 में, कैवाज़ोनी और अन्य। भविष्यवाणी की कि यूरेनस और नेपच्यून पर मौजूद स्थितियों में अमोनिया और पानी के लिए ऐसी स्थिति मौजूद होगी। 2005 में लॉरेंस फ्राइड ने सुपरियोनिक पानी की प्रारंभिक स्थितियों को फिर से बनाने के लिए लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी में एक टीम का नेतृत्व किया। हीरे के बीच पानी के अणुओं को तोड़ने और लेजर के साथ इसे अत्यधिक गर्म करने वाली तकनीक का उपयोग करते हुए उन्होंने आवृत्ति परिवर्तनों को देखा जो इंगित करता है कि एक चरण संक्रमण हुआ था। टीम ने कंप्यूटर मॉडल भी बनाए जो संकेत देते हैं कि उन्होंने वास्तव में सुपरियोनिक पानी बनाया था। 2013 में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में ह्यूग एफ. विल्सन, माइकल एल. वोंग और बुर्खार्ड मिलिटज़र ने एक पेपर प्रकाशित किया जिसमें चेहरे-केंद्रित घन जाली संरचना की भविष्यवाणी की गई थी जो उच्च दबाव पर उभरेगी। अतिरिक्त प्रयोगात्मक साक्ष्य 2018 में मारियस मिलोट और उनके सहयोगियों द्वारा हीरे के बीच पानी पर उच्च दबाव को प्रेरित करके और फिर लेजर पल्स का उपयोग करके पानी को चौंका कर पाया गया था। 2018-2019 प्रयोग 2018 में, एल. एल. एन. एल. के शोधकर्ताओं ने हीरे के दो टुकड़ों के बीच पानी को निचोड़ा। पानी को टाइप VII बर्फ में निचोड़ा गया था, जो सामान्य पानी की तुलना में 60 प्रतिशत घना है। इसके बाद संपीड़ित बर्फ को रोचेस्टर विश्वविद्यालय ले जाया गया जहां लेजर प्रकाश की एक पल्स द्वारा इसे विस्फोटित किया गया। प्रतिक्रिया ने एक सेकंड के केवल 10 से 20 अरबवें हिस्से में पृथ्वी के वायुमंडल की तुलना में दस लाख गुना अधिक दबाव में बर्फ को हजारों डिग्री गर्म करके यूरेनस और नेपच्यून जैसे विशाल बर्फ के अंदर की स्थिति पैदा की। प्रयोग ने निष्कर्ष निकाला कि प्रवाहकीय जल में धारा वास्तव में इलेक्ट्रॉनों के बजाय आयनों द्वारा वहन की जाती थी और इस प्रकार पानी सुपरियोनिक होने की ओर इशारा करता था। उसी लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी टीम के हाल के प्रयोगों ने लेजर-शॉक्ड पानी की बूंदों पर एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया कि ऑक्सीजन आयन एक चेहरे-केंद्रित-घनाकार चरण में प्रवेश करते हैं, जिसे बर्फ XVIII कहा गया था और मई 2019 में जर्नल नेचर में रिपोर्ट किया गया था। बर्फ के विशालकाय ग्रहों में अस्तित्व यह माना जाता है कि बर्फ के विशाल ग्रह यूरेनस और नेपच्यून सुपरियोनिक पानी की एक परत रखते हैं। मशीन लर्निंग और फ्री-एनर्जी विधियाँ निकट-पैक सुपरियोनिक चरणों को एक विस्तृत तापमान और दबाव सीमा पर स्थिर होने की भविष्यवाणी करती हैं, और एक शरीर-केंद्रित घन सुपरियोनिक चरण को गतिज रूप से पसंद किया जाता है, लेकिन मापदंडों की एक छोटी सी खिड़की पर स्थिर होता है। दूसरी ओर, ऐसे अध्ययन भी हैं जो सुझाव देते हैं कि इन ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों के अंदर मौजूद अन्य तत्व, विशेष रूप से कार्बन, सुपरियोनिक पानी के गठन को रोक सकते हैं। अनुप्रयोग जल व्यापक रूप से तीन अलग-अलग चरणों में अपने अस्तित्व के लिए जाना जाता है अर्थात ठोस, तरल और गैस किसी भी अन्य पदार्थ या घटक की तरह जो मौजूद है। हालांकि, वांग। अन्य लोगों ने पानी की बर्फ के एक उच्च दबाव वाले आयनिक चरण की खोज की है। यह बर्फ उच्च और निम्न तापमान के अनुसार अपने संरचनात्मक विन्यास को बदलने के लिए जानी जाती है। कुछ सबसे बड़ी समस्याओं को उद्योगों को पानी की इन तीन मानक अवस्थाओं के अस्तित्व का उपयोग करके संबोधित किया जाता है, लेकिन अक्सर संचालन बहुत अधिक और कम दबाव और तापमान पर किया जाता है और पानी की बर्फ के इस भौतिक/संरचनात्मक गुण का ज्ञान हमें सामग्री और ऊर्जा के आदान-प्रदान को अधिक विस्तृत और सटीक तरीके से समझने में मदद कर सकता है। यह समझा जा सकता है कि विन्यास में यह परिवर्तन ऑपरेशन के परिणाम को कैसे और कितना प्रभावित करता है। यह अत्यधिक संभावना है कि यह उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले अति महत्वपूर्ण पानी की गहरी समझ प्रदान कर सकता है। इस घटना की एक अच्छी तरह से विकसित समझ हमें कई नुकसानों से बचाकर अधिक कुशल तरीके से प्रक्रियाओं/संचालन को डिजाइन करने में मदद कर सकती है। संदर्भ खगोल भौतिकी जल बर्फ के रूप