氷にアモルファスな2つのタイプ

 アモルファス (amorphous)とは、 非晶質のことで、結晶のような規則正しい原子配列はないが、原子どうし結合した状態で、これは熱力学的には、非平衡な準安定状態である。ガラスなどはアモルファスである。

 水を冷やすと0℃で氷になるといわれるが、実際には、結晶の核ができるまでに時間がかかるので、0℃を下回ってもすぐに氷になるわけではない。純粋な水を、ゆっくりと刺激を与えずに冷却すると、0℃よりもかなり低温まで過冷却できる。それでも、実験で到達できる過冷却温度は-30℃ぐらいが限界で、その先はどうやっても結晶化がおこる。

 一方、計算機シミュレーションでは、不純物の影響を完全に排除できるので、結晶化を起こさせずにもっと過冷却することができる。水をそこまで深く過冷却すると、その先には驚くべき現象が待っている。結晶化しないまま、固く凝った状態をガラス状態あるいはアモルファスと呼ぶが、水には2種類のガラス状態があるらしい。


続きを読む