Hexagonal and Cubic Ice at Low Temperatures

Open Access
Publisher Website
Google Scholar
Abstract
The formation of hexagonal and cubic forms of ice was studied by the use of a cold stage in an electron microscope within the temperature range −90° to −180° C. Ice crystal specimens were made on cold substrates, i.e. a collodion film, gold foil, or copper grid on the specimen holder of the cold stage. The hexagonal form of ice formed on the cold substrates at temperatures from−90° to−100° C. At −100° to −130° C, both hexagonal and cubic forms of ice were detected. From −130° to −160° C only cubic ice was found. At temperatures below −160° C, minute crystals of cubic ice were detected. No transformation of the structural form of ice from hexagonal to cubic or from cubic to hexagonal occurred when the temperature of the specimens was varied in the range −90° to −160° C. The lattice constants of hexagonal and cubic ice, and the coefficient of thermal expansion of ice were calculated from the experimental results. Résumé Glace hexagonale et cubique aux basses températures. L’étude de la formation de cristaux de glace cubiques et hexagonaux a été réalisée grâce à l’utilisation d’une enceinte froide placée dans un microscope électronique dans un domaine de température allant de −90° à −180° C. Les spécimens de cristaux de glace furent produits sur des substrats refroidis constitués de couches de collodion, de feuilles d’or ou de grilles de cuivre placés sur le support d’échantillons de l’enceinte froide. Des cristaux hexagonaux de glace furent formés sur les substrats à des températures allant de −90° à −100° 0. De −100° C à −130° C, on a pu observer des glaces à formes cubiques et hexagonales. De −130° à −160° C, des cristaux cubiques seuls furent observés. A des températures inférieures à −160° C, on a pu observer de minuscules cristaux de glace cubiques. Aucune transformation de la forme structurelle de la glace, de forme hexagonale en forme cubique ou inversement, ne furent observée lorsque l’on fit varier la température de −90° à −160° C. Les constantes de réseau de la glace cubique et de la glace hexagonale, ainsi que les coefficients d’expansion thermique de la glace, ont été calculés à partir des résultats expérimentaux. Zusammenfassung Hexagonales und kubisches Eis bei tiefen Temperaturen. Die Bildung von hexagonalen und kubischen Eisformen wurde unter Verwendung einer Kältestufe in einem Elektronenmikroskop im Temperaturbereich von −90° C bis −180° C untersucht. Eiskristalle wurden auf kalten Substraten, d.h. Kollodiutnfilm, Goldfolie oder Kupfergitter auf dem Objekthalter in der Kältestufe gebildet. Die hexagonale Eisform bildete sich auf den kalten Substraten bei Temperaturen von −90° C bis −l00° C. Bei −100° C bis −130° C wurden sowohl hexagonale als auch kubische Eisformen entdeckt. Zwischen −130° C und −160° C wurde nur kubisches Eis festgestellt. Bei Temperaturen unter −160° C wurden winzige kubische Eiskristalle entdeckt. Bei Variierung der Temperatur der Objekte im Bereich zwischen −90° C und −160° C trat keine Umwandlung der Eisstruktur von der hexagonalen in die kubische oder von der kubischen in die hexagonale Form ein. Die Gitterkonstanten des hexagonalen und des kubischen Eises sowie die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Eises wurden aus den Untersuchungsergebnissen errechnet.

This publication has 11 references indexed in Scilit: