Суперкомпьютер Frontier поможет создать кристалл на 30% прочнее алмаза: зачем это нужно

Исследователи из Университета Южной Флориды и Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса использовали суперкомпьютер Frontier для моделирования восьмиатомной объемно-центрированной кубической структуры (BC8) — кристаллическая фаза углерода под высоким давлением, которая прочнее алмаза, сообщает Interesting Engineering.

Под воздействием высокой температуры и давления под поверхностью Земли атом углерода связывается с еще четырьмя атомами — так образуется алмаз, — самый прочный из известных природных материалов. Ученые полагают, что возможно создать кристалл с восемью атомами углерода, который теоретически сможет быть прочнее алмазов на 30%. Такой кристалл они называют "супералмазом" и утверждают, что он смог бы выдерживать давление более 10 млн атмосфер.

BC8 представляет собой фазу высокого давления, которую можно получить с использованием кремния и германия и которую можно восстановить в условиях окружающей среды. Поскольку кремний и германий имеют свойства, аналогичные углероду, исследователи полагают, что BC8 также будет стабилен в условиях окружающей среды, а его структура тетраэдрической формы без узора спайности, характерного для алмазов, сделает его более прочным.

Предыдущие попытки синтезировать фазу BC8 не увенчались успехом. Поэтому исследователи обратились к экзафлопсному суперкомпьютеру Frontier, чтобы смоделировать условия, необходимые для создания необходимых структур. Ученые использовали алгоритмы машинного обучения, чтобы точно определить взаимодействия между атомами при различных условиях температуры и давления.

Результаты моделирования позволили найти ответы на вопрос, почему предыдущие попытки синтеза BC8 потерпели неудачу. Это также дает подсказку о том, как кристалл может быть создан в лаборатории, над чем исследователи собираются работать дальше.

Ранее мы писали о том, что у NASA проблемы с миссиями из-за старых суперкомпьютеров. Существенная проблема, на которую указали аудиторы, заключается в том, что Агентство не поспевает за современными суперкомпьютерными технологиями.