冰的第二十一種面貌：超高壓下的晶體奇航

「藉由結合我們自行研發的動態鑽石砧細胞技術與XFEL，我們得以捕捉到傳統儀器無法觸及的短暫瞬間。持續研究超高壓與其他極端環境，將開啟科學的新領域。」 – 李根雨 博士

本文將深入探討科學家們近期的一項突破性發現：一種全新的冰晶體形式，名為「冰 XXI」。這項研究不僅擴展了我們對水相變的理解，也為行星科學與生命起源研究帶來了新的啟示。

冰 XXI 的發現：百年冰研究的新篇章

冰 XXI的發現摘要

一個多世紀以來，科學家們不斷探索水的奧秘，透過調整壓力與溫度，已發現了 20 種不同的冰晶體形式。近日，韓國標準科學研究院（KRISS）的研究團隊，在李根雨博士的帶領下，利用自行開發的動態鑽石砧細胞（dDAC）技術，結合歐洲 X 射線自由電子雷射（European XFEL），成功觀察並確認了第 21 種冰晶體形式——冰 XXI。這項成果標誌著冰研究的一個重要里程碑。要進一步了解相關資訊，可以搜尋 KRISS 以及 European XFEL 關於冰 XXI 的研究報告。

超高壓下的凍結與融化：微秒級的相變

超高壓下的凍結與融化摘要

在日常生活中，水通常在攝氏 0 度以下才會結冰。然而，壓力也能夠促使水結晶。在足夠的壓力下，即使在室溫甚至更高的溫度下，水也能形成冰。例如，在室溫下，水在超過 0.96 吉帕（GPa）的壓力下會轉變為冰 VI。

值得注意的是，KRISS 的研究團隊首次在室溫下，觀察到水在超過 2 GPa 的超高壓力下，反覆凍結與融化的現象。這些快速的相變發生在微秒級的時間尺度上，揭示了水在極端條件下的獨特行為。

動態鑽石砧細胞（dDAC）技術：揭開冰 XXI 的面紗

動態鑽石砧細胞（dDAC）技術摘要

傳統的鑽石砧細胞（DAC）透過擰緊螺栓來增加壓力，但這種方式常常會引入壓力梯度與機械擾動，導致水過早成核。為了克服這些問題，KRISS 開發了動態鑽石砧細胞（dDAC）。

dDAC 能夠最大限度地減少機械衝擊，並將壓縮時間縮短至毫秒級。這使得研究人員能夠在水被超壓縮到冰 VI 的壓力範圍內時，仍然保持液態，進而觀察到新的冰形成途徑，最終促成了冰 XXI 的發現。
關於 dDAC 的技術細節，可以在 KRISS 的相關專利文獻中找到。

---

歐洲 XFEL 的助力：捕捉瞬息萬變的冰晶
歐洲 XFEL 的助力摘要

---

KRISS 的研究團隊與國際合作夥伴攜手，利用 dDAC 與歐洲 XFEL，以微秒級的精度監測超壓縮水的結晶過程。歐洲 XFEL 是世界上最大的 X 射線自由電子雷射設施，能夠提供高解析度的成像，捕捉到極端壓力下冰形成的短暫瞬間。正是這種高解析度的成像技術，使得研究團隊能夠觀察到前所未見的結晶途徑，並最終發現了冰 XXI。 關於歐洲 XFEL 的更多資訊，可以參考其官方網站及相關的科學出版物。

冰 XXI 的結構特徵：複雜的晶格

冰 XXI 的結構特徵摘要

與其他已知的冰相相比，冰 XXI 具有異常大且複雜的晶胞。其晶體幾何結構是一個扁平的矩形晶格，具有相同的底邊長度。對冰 XXI 的詳細結構分析，為研究人員提供了寶貴的資訊，揭示了在極端條件下冰形成過程中發生的分子重排。 具體的晶體結構參數，可以在相關的科學期刊論文中找到。

對行星科學與生命起源的啟示：探索宇宙深處的奧秘

對行星科學與生命起源的啟示摘要
冰 XXI 的密度與木星和土星的冰冷衛星內部的高壓冰層相當。

李允熙博士指出：「冰 XXI 的密度與木星和土星的冰衛星內部的冰層相當。這一發現可能為探索太空極端條件下的生命起源提供新的線索。」
這一發現可能為探索太空極端條件下的生命起源提供新的線索，有助於我們更深入地了解這些冰冷天體的環境，並探究地球以外生命存在的可能性。
關於行星內部結構以及生命起源的相關研究，可以參考天文學以及地球科學的相關文獻。

大型國際合作：集結全球智慧

大型國際合作摘要
這項發現匯集了來自韓國、德國、日本、美國和英國的 33 位研究人員，以及歐洲 XFEL 和 DESY 的科學家。 該專案由 KRISS 在李根雨博士的指導下提出並領導，李根雨博士擔任首席研究員 (PI)。 這反映了前沿科學研究的國際性，以及需要跨學科的專業知識來解決最具挑戰性的問題。

---

National Research Council of Science & Technology. (2025, November 16).
Extreme-pressure experiment reveals a strange new ice phase. ScienceDaily.
Retrieved November 16, 2025 from www.sciencedaily.com/releases/2025/11/
251115100051.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by National Research Council of Science & Technology. Note: Content may be edited for style and length.