Новини науки

Щоб отримати екзотичні форми вуглецю, вчені стиснули алмаз з рекордною силою, проте він зберіг свою структуру навіть при максимальному тиску, який вдалося досягти.

Вуглець – чи не найбільш "багатоликий" з елементів. Залежно від умов він може поставати у вигляді графену, графіту, а при дуже високому тиску і температурі утворює надтвердий алмаз. Вважається, що алмазні структури з’являються не тільки в надрах Землі, а й на інших планетах, а в міру зростання тиску можуть переходити в інші, екзотичні форми вуглецю.

Щоб дослідити ці незвичайні структури, американські вчені створили належні умови в лабораторії. Емі Лазицька (Amy Lazicki) і її колеги з Ліверморської національної лабораторії і Вашингтонського університету стиснули зразки алмазу з тиском до 2 ТПА (20 мільйонів атмосфер) – вдвічі сильніше попереднього рекорду, досягнутого в лабораторії, і в п’ять разів сильніше, ніж в ядрі Землі.

"Це найбільший тиск, при якому вдалося виміряти властивості кристалічної решітки, – говорить один з учених, – визначивши ключові параметри міцності, плавлення і хімічних зв’язків для вуглецю". Мікроскопічні зразки пригнічували потужними лазерними імпульсами, паралельно роблячи знімки дифракції рентгенівських променів на цих структурах, з наносекундним дозволом за часом. Результати роботи представлені в статті, опублікованій в журналі Nature.

На превеликий подив учених, «меж стійкості» алмазу, після яких він повинен перейти в інші незвичайні структури, досягти не вдалося. Кристалічна решітка залишалася стабільною і при новому рекордному тиску. «Ця фаза вуглецю виявилася найстійкішою структурою з усіх відомих», – говорить Райан Рігг (Ryan Rygg), ще один автор роботи.

За словами Рігга, отримані дані змінюють наші уявлення про поведінку вуглецю в надрах планет, де відбувається осідання алмазів: «Тепер ми думаємо, що алмазні структури зберігаються в куди більшому діапазоні, ніж вважалося». Якщо нові екзотичні форми вуглецю дійсно утворюються, вони вимагають дуже жорстких умов, що зустрічаються далеко не скрізь. З іншого боку, це підвищує шанси на існування гіпотетичних планет, що складаються з алмазу майже цілком.