氷多形の分子間振動運動の役割について III. 負の熱膨張に伴うモード特性

水を冷やすと4℃以下で膨張しはじめることは、水の変わった性質として有名ですが、0℃まで冷やすと氷になり、その先は冷やすほど体積は小さくなります。ところが、実は氷になってからも、温度を非常に低くすると、絶対温度60 K以下で再び膨張が始まります。この論文では、なぜ極低温の氷が膨張しはじめるのか、その機構を明らかにしています。氷と水はどちらも冷やすと膨張しはじめますが、そのメカニズムは全く異なります。

Tanaka, H., Yagasaki, T. & Matsumoto, M. On the role of intermolecular vibrational motions for ice polymorphs. III. Mode characteristics associated with negative thermal expansion. J. Chem. Phys. 155, 214502 (2021) https://doi.org/10.1063/5.0068560