Рентген алмаза под рекордным давлением указал на устойчивость углеродных связей

Применив новый метод «холодного» сжатия образца, ученые выяснили что при давлении уровня планетарного ядра, алмаз не претерпевает плавления и других фазовых переходов. Для этого они использовали рентгенодифракционный анализ и оказались первыми, кто провел его при таком высоком давлении. В статье опубликованной в Nature авторы предлагают новый метод сжатия алмаза до рекордных значений давления.

На Земле углерод существует в ряде аллотропных модификаций, многие из которых общеизвестны: уголь, графит, алмаз. Со второй половины двадцатого века физики описали также несколько необычных, но стабильных модификаций, таких как фуллерен, графен и углеродные нанотрубки. Будучи четвертым по распространенности во Вселенной, углерод является очень важным объектом для понимания структуры планет как внутри Солнечной системы, так и за ее пределами. Особенно важным является исследование фазовых равновесий углерода при давлении от одного терапаскаля и выше. Это позволит моделировать условия внутри планетарного ядра и даст возможность узнать больше о строении планет подобных земле.

 

 

Недавно с помощью ячейки с алмазными наковальнями физики смогли достичь давления порядка одного терапаскаля, до сих пор это считается максимально возможным давлением, полученным статически в лаборатории. Чаще такое давление получают с помощью ударного сжатия, но эксперименты с алмазом показали, что в этих условиях он начинает плавиться при давлении около 0,6 терапаскаля из-за сильного разогрева, сопровождающего процесс сжатия. Впрочем, недавно физики разработали технологию, позволяющую избежать разогрева при сжатии. Для этого они проводили сжатие, длительность которого превышает время прохождения звуковой волны через образец. Таким образом ученым удалось избежать избыточного перегрева.

Группа физических химиков под руководством Эми Лазитски (Amy Lazicki) из Национальной лаборатории Ливермора поставила рекорд, применив метод рентгеновской дифракции при давлении до двух терапаскалей. На сегодняшний день это самое высокое давление, при котором ученым удавалось получить какие-нибудь структурные данные о веществе. Для сжатия образца, авторы использовали пучок из 16 лазерных лучей. При этом в качестве образцов использовался как чистый алмаз, так и эпоксидно-алмазный композит. Последний ученые использовали для отведения тепла от самого алмаза. Сами стрессовые состояния находились в пределах от 0,8 до 2,0 терапаскалей.

Добавить комментарий

*

пять × пять =