Un Estudio de Primeras Principios sobre la Estructura del Hielo-VI:  Distorsión Estática, Geometría Molecular y Ordenamiento de Protones

Hemos estudiado la estructura del hielo-VI examinando todas las estructuras permitidas por la regla del hielo en su celda unitaria primaria de 10 moléculas de agua con métodos de primer principio. Se encontró una cantidad significativa de distorsiones estáticas en las posiciones de oxígeno alejadas de sus posiciones cristalográficas, lo cual está en buena concordancia con términos de orden superior significativos en los parámetros de desplazamiento atómico obtenidos de datos de difracción de rayos X y neutrones. Anomalías estructurales (como enlaces OH excepcionalmente cortos y ángulos H-O-H pequeños) observadas en refinamientos de estructuras cristalinas convencionales no se vieron en nuestros cálculos ab initio, y es evidente que estas anomalías estructurales surgieron de modelos sobre simplificados en los que no se tienen en cuenta correctamente las distorsiones estáticas. Nuestros resultados también muestran que la geometría molecular del agua en el hielo-VI es similar pero más rica que en el hielo-Ih y hielo-VII. Se encontraron distorsiones mayores en longitudes/ángulos de enlaces y correlación entre la geometría molecular y los entornos vecinos. Se examinaron diferentes esquemas de ordenamiento de protones propuestos en la literatura, y nuestros cálculos proporcionan evidencia a favor de una fase ferroeléctrica de la contraparte ordenada de protones del hielo-VI a aproximadamente 80 K.