Nước ở những điều kiện khắc nghiệt đã thu hút sự chú ý gần đây vì biểu đồ pha phức tạp của nó, bao gồm các pha băng siêu cao cấp có các đặc tính kỳ lạ tồn tại ở áp suất và mật độ cao. Cho đến nay, 20 pha băng tinh thể độc đáo đã được tìm thấy tự nhiên trên Trái đất hoặc trong phòng thí nghiệm. Nước cũng thể hiện hiện tượng di căn kỳ lạ khi bị nén hoặc làm lạnh rất nhanh, điều này đã thu hút sự quan tâm của các nhà vật lý trên toàn thế giới trong nhiều năm.

Michelle Marshall, một nhà khoa học nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Laser (LLE) tại Đại học cho biết: “Nếu nước bị nén rất nhanh, nó sẽ vẫn ở trạng thái lỏng cho đến khi kết tinh thành băng ở áp suất cao hơn dự kiến.

Băng VII là dạng đa hình ổn định của nước ở nhiệt độ phòng và ở áp suất vượt quá ∼2 GPa (hơn 19.000 atm). Gần đây, băng VII lần đầu tiên được tìm thấy tự nhiên trên Trái đất dưới dạng các thể vùi trong kim cương có nguồn gốc sâu trong lớp phủ. Nó có thể tồn tại bên trong các mặt trăng băng giá của Sao Mộc và trong các thế giới nước ngoài hệ mặt trời của chúng ta.

Nghiên cứu mới đã chỉ ra cách nước có thể duy trì ở trạng thái lỏng ở trạng thái siêu bền khi trải qua quá trình chuyển đổi từ lỏng sang băng-VII ở áp suất cao hơn so với cách đo trước đây.

Công trình thử nghiệm trước đây tại cơ sở năng lượng xung khổng lồ Z cho thấy nước nén chuyển thành băng VII ở 7 GPa (69.000 atm) khi nước bị nén mạnh trong hàng trăm nano giây. Thay vào đó, các thí nghiệm mới đã chuyển sang sử dụng tia laser công suất cao tại Cơ sở Laser Omega để nén nước trong khoảng thời gian thậm chí còn ngắn hơn (nano giây).

Cũng giống như trong nghiên cứu LLNL trước đây trên vàng (Au) và bạch kim (Pt), điều khó khăn nhất là nén nước đủ nhẹ nhàng để tránh tạo thành sóng xung kích có thể làm hỏng thí nghiệm (tức là thực hiện nén đoạn đường không xung kích). Bởi vì nước có khả năng chịu nén cao hơn nhiều so với các kim loại như Au và Pt, việc tạo ra một sóng nén dốc trong lớp nước mỏng micromet đòi hỏi phải tăng tải trọng áp suất với tốc độ chậm hơn nhiều.