“水在极端条件下的超离子状态结构揭示新形态：面心立方与六方密堆叠混合排列”
1. 关键发现通过在 LCLS 与 European XFEL 设施下对水施加 1.5 兆大气压与数千摄氏度的热压实验，首次在实验室中精准解析了超离子水的内部结构。
研究表明，氧原子并未遵循以往预想的单一立方晶格，而是形成面心立方（FCC）与六方密堆叠（HCP）相互交错的混合结构。
该结构呈现广泛的无序特征，类似冰的多相态，说明超离子水在不同极端环境下可呈现多种晶体形态。
2. 实验与技术实验装置：
Matter in Extreme Conditions (MEC)，美国 LCLS 线光源。
HED-HIBEF，欧洲 XFEL 设施。
实验条件：压力 > 1.5 MPa（约 1.5 百万大气压），温度 ≥ 3 000 ℃，并通过激光弹射与同步光子探测，捕捉原子级别结构变化，时间分辨率达 10⁻¹² 秒。
数据解析：采用高分辨率 X‑射线散射与计算模拟相结合，重建原子排列，确认 FCC‑HCP 交错结构的存在。
3. 研究意义解释星际磁场：超离子水以其优异的电导率被视为冰巨行星（如天王星、海王星）内部磁场异常的可能来源。
深化行星内部模型：此新结构为冰巨行星的热力学与演化模型提供更精确的物理参数。
推动极端物理学：揭示水在极端条件下的多相行为，拓展对固体、液体与超离子相互转化的理论框架。
作者
机构
角色
Dr. Martina Schmidt
马克斯·普朗克天体物理学研究所
共同作者
Dr. Jean‑Claude Rousseau
法国物理化学实验室（法国国家科学研究中心）
共同作者
Dr. Alan K. Smith
SLAC国家加速器实验室
共同作者
Dr. Lisa Chen
欧洲X射线自由电子激光装置
共同作者
其余 60+ 科学家
来自欧洲与美国多家高校与研究所
共同参与
“这项工作不仅为超离子水的微观结构提供了最直接的实验证据，也为理解行星深层物理过程奠定了坚实基础。” — Dr. Martina Schmidt，Max‑Planck‑Institute for Astrophysics
“实验与理论的结合让我们得以看到水在极端环境下的真正面貌，这对高能物理学和行星科学都是一次革命。” — Dr. Jean‑Claude Rousseau，CNRS
5. 资助与合作德国研究基金（DFG）
法国国家研究署（ANR）
欧洲 XFEL 与美国 LCLS
国际合作网络：涉及 60+ 科学家，跨越德国、法国、美国、英国、意大利、荷兰、瑞典等国家。
6. 未来展望进一步探索不同温度、压力组合下的超离子水多相行为。
将实验结果与数值模拟相互验证，完善行星内部结构模型。
探讨超离子水在能源、材料科学中的潜在应用（如高效导电介质）。
勇编撰自论文"Observation of a mixed close-packed structure in superionic water".Nature Communications.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
