एक अंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक अनुसंधान दल ने पहली बार पानी के अजीब रूप - "प्लास्टिसिस VII" (प्लास्टिसिस VII) का निरीक्षण करने के लिए फ्रांस के लाउ-लैंगविन इंस्टीट्यूट में उन्नत न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रोमीटर और अन्य सुविधाओं का उपयोग किया। पानी की प्लास्टिक अवस्था और सुपरआयनिक अवस्था का अध्ययन करने से लोगों को गेनीमेड और कैलिस्टो जैसे बर्फीले उपग्रहों के साथ-साथ यूरेनस और नेपच्यून जैसे बर्फीले ग्रहों की आंतरिक संरचना और ग्लेशियर प्रवाह को समझने में मदद मिल सकती है। प्रासंगिक पेपर नेचर पत्रिका के नवीनतम अंक में प्रकाशित हुआ था।
छवि स्रोत: भौतिक विज्ञानी संगठन नेटवर्क
सामान्यतया, पानी के तीन मूल रूप होते हैं: ठोस, तरल और गैस। लेकिन वास्तव में, पानी के और भी कई रूप हैं, जिनमें से कुछ केवल उच्च तापमान और दबाव में ही प्रकट होते हैं और विदेशी अवस्था कहलाते हैं। पंद्रह साल पहले, वैज्ञानिकों ने "प्लास्टिक बर्फ सात" के अस्तित्व की भविष्यवाणी करने के लिए आणविक गतिशीलता सिमुलेशन का उपयोग किया था, और यह अध्ययन प्रयोगात्मक रूप से इस रूप का निरीक्षण करने वाला पहला था।
प्लास्टिक अवस्था एक मिश्रित अवस्था है जिसमें ठोस और तरल दोनों अवस्थाओं के गुण होते हैं। प्लास्टिक आइस सेवन के भीतर, पानी के अणु एक कठोर घन जाली बनाते हैं - बिल्कुल आइस सेवन की तरह (एक घन क्रिस्टलीय बर्फ का रूप जो कमरे के तापमान पर ठंडा होने के बाद 3 जीपीए से ऊपर तरल पानी से बनाया जा सकता है), लेकिन साथ ही तरल पानी के भीतर पिकोसेकंड घूर्णी गति प्रदर्शित करता है। यह अनोखा रूप 177℃-327℃ के उच्च तापमान वाले वातावरण और 0.1GPa-6GPa (1GPa=1 बिलियन पास्कल) के दबाव वाले वातावरण में दिखाई देता है।
अर्ध-लोचदार न्यूट्रॉन स्कैटरिंग (QENS) तकनीक ने इस शोध में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। QENS अन्य स्पेक्ट्रोस्कोपिक प्रौद्योगिकियों की तुलना में वस्तुओं की अनुवादात्मक और घूर्णी गतिशीलता का अधिक सटीक रूप से पता लगा सकता है। क्यूईएनएस के माध्यम से, टीम ने तीन अलग-अलग रूपों की पहचान की जो तापमान और दबाव बदलने पर पानी धारण करता है: तरल पानी जिसमें पानी के अणु अनुवाद और घूर्णन दोनों में चलते हैं; ठोस बर्फ जिसमें अनुवाद और घूर्णन दोनों जमे हुए हैं; और बीच में "प्लास्टिक बर्फ सात"। प्लास्टिक आइस सेवन के भीतर, एक क्रमबद्ध क्रिस्टल संरचना में व्यवस्थित पानी के अणु स्वतंत्र रूप से अनुवाद करने की क्षमता खो देते हैं लेकिन घूमने की क्षमता बनाए रखते हैं।
आगे के विश्लेषण से पता चला कि प्लास्टिक आइस 7 की आणविक गतिशीलता मूल रूप से सिम्युलेटेड की तुलना में अधिक जटिल हो सकती है, और इसका आणविक रोटेशन तंत्र पहले से अनुमानित फ्री-रोटर व्यवहार से भिन्न है। इसके अलावा, "बर्फ सात" से "प्लास्टिक बर्फ सात" में पानी का संक्रमण निरंतर होता है, जिसका अर्थ है कि "प्लास्टिक बर्फ सात" एक अन्य सुपरियोनिक अवस्था का "पूर्ववर्ती" हो सकता है जो उच्च तापमान और दबाव पर मौजूद होता है।