Термостимулированные превращения в криовакуумных льдах воды

Abstract

До настоящего времени нет единого мнения относительно механизма и природы структурных трансформаций в криовакуумных льдах воды. Различаются интерпретации поведения криоосадков в отношении предполагаемого стеклоперехода как в последовательности превращений, так и значениях температуры стеклоперехода Tg. Приведены результаты экспериментального исследования термостимулированных полиаморфных и полиморфных превращений в криовакуумных конденсированных пленках льдов воды, образованных при температуре подложки 16 К. Исследования проведены на модифицированном криовакуумном ИК спектрофотометре в интервале частот 4200–400 см⁻¹, использован разрабатываемый авторами метод наблюдения трансформаций пленок криоосадков на фиксированной частоте ИК спектрометра. Получены данные, уточняющие температурные интервалы существования и превращений разновидностей аморфной твердой воды: высокой и низкой плотности, а также «сдерживающих» аморфных фаз и их переходов в кристаллическое (кубическое и гексагональное) состояние. Сделан вывод, что температура стеклоперехода Tg находится в температурном интервале 136–138 К. Эти результаты хорошо согласуются с результатами, полученными P. Jenniskens с сотрудниками.

До теперішнього часу немає єдиної думки щодо механізму та природи структурних трансформацій у кріовакуумних льодах води. Розрізняються інтерпретації поводження кріоосадків у відношенні склопереходу, який передбачено, як у послідовності перетворень, так і значеннях температури склопереходу Tg . Наведено результати експериментального дослідження термостимульованих поліаморфних та поліморфних перетворень у кріовакуумних конденсованих плівках льодів води, які утворені при температурі підкладки 16 К. Дослідження проведено на модифікованому кріовакуумному ІЧ спектрофотометрі в інтервалі частот 4200– 400 см⁻¹ , використано метод спостереження трансформацій плівок кріоосадків, який розроблюється авторами на фіксованій частоті ІЧ спектрометра. Отримано дані, що уточнюють температурні інтервали існування та перетворень різновидів аморфної твердої води: високої і низької густини, а також «стримуючих» аморфних фаз та їхніх переходів у кристалічний (кубічний і гексагональний) стан. Зроблено висновок, що температура склопереходу Tg знаходиться у температурному інтервалі 136–138 К. Ці результати добре узгоджуються з результатами, які одержані P. Jenniskens зі співробітниками.

The question of the nature and mechanism of structural transformations in cryovacuum water ices is still disputable. There are different interpretations of cryoprecipitate behaviour in the range of glass transition concerning both the sequence of transformations and the value of glass transition temperature Tg. The paper presents the experimental data on thermally stimulated polyamorphic and polymorph transitions in cryovacuum deposited water ice films formed at T = = 16 K. The studies were conducted using a modified cryovacuum spectrophotometer at frequencies ranged 4200–400 cm⁻¹. The experiments were based on indirect observation of transformations in cryodeposited films at a fixed IR spectrometer frequency, the method being developed by the authors. The authors present the data which accurately define the temperature intervals of existence and transitions between amorphous solid water, high density amorphous, low density amorphous and restrained amorphous states, as well as their transitions into crystalline (cubic and hexagonal) state. Suggestions made as to value of glass transition temperature Tg in the interval of 136–138 K. The results are in good agreement with those obtained by P. Jenniskens et al.