Алмаз можна перетворити на твердіший матеріал: фізики з'ясували, як це зробити

Автори нового дослідження, опублікованого в журналі Journal of Physical Chemistry Letters, представили результати своїх експериментів, які прокладають шлях до створення матеріалів, твердіших, ніж алмаз. Фізики вважають, що конфігурація вуглецю, яка має назву восьмиатомна центрована кубічна фаза (BC8), буде на 30% твердішою, ніж алмаз. Останній є найтвердішим із відомих стабільних матеріалів на Землі, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Фізики створили моделювання на суперкомп'ютері, щоб побачити, як алмаз поводиться під високим тиском, коли температура підвищується до такого рівня, що це робить його нестабільним. Це дало можливість дізнатися про умови, які призводять до того, що атоми вуглецю в алмазі набувають незвичайної структури.

Фізики раніше бачили фазу BC8 у кремнії та германії. Вони використовували ці дані, щоб визначити, як ця фаза проявлятиметься у вуглеці. На Землі не існує фази вуглецю BC8, але фізики вважають, що вона ховається в надрах екзопланет, де дуже високий тиск. Вважається, що ця фаза вуглецю є найтвердішою, яка може залишатися в стабільному стані навіть за тиску, що перевищує земний атмосферний тиск у 10 млн разів. Якщо цю форму вуглецю вдасться синтезувати, то це дасть можливість створити ще твердіший матеріал, ніж алмаз.

За словами вчених, алмаз — це найтвердіший матеріал на Землі через те, що має особливу структуру атомів вуглецю. Вони розташовані у вигляді чотиригранної решітки, де кожен атом вуглецю пов'язаний із чотирма найближчими атомами. Ця конфігурація атомів відповідає положенню електронів у самому атомі вуглецю.

Автори дослідження кажуть, що структура BC8 зберігає ідеальну чотиригранну форму, але відрізняється від структури алмазу. Вчені припускають, що фаза вуглецю BC8 в умовах навколишнього середовища буде набагато міцнішою, ніж алмаз. Досі спроби синтезувати фазу вуглецю BC8 не увінчалися успіхом. Тому вчені створили моделювання, щоб зрозуміти, що ж пішло не так.

Моделювання описує взаємодію між окремими атомами в умовах з дуже широким діапазоном рівнів тиску й температури. У результаті за допомогою суперкомп'ютера фізики змогли відтворити еволюцію мільярдів атомів вуглецю в екстремальних умовах. Це моделювання показало причину, через яку не вдалося синтезувати форму вуглецю BC8.

Фізики з'ясували, що твердіша форма вуглецю, ніж алмаз, може існувати лише в дуже вузькому діапазоні високого тиску та високої температури. Досі подібні умови не були створені під час спроби синтезу форми вуглецю BC8.

Автори дослідження кажуть, що тепер є шанс, що синтез вуглецю BC8 усе ж таки можна буде здійснити, і вже почалися експерименти. Можливо, цей науковий прорив станеться вже найближчим часом.

Раніше Фокус уже писав про те, що фізики синтезували не зовсім звичайний надпровідник, який можна виявити і в природі.

Також Фокус писав про те, що гамма-сплески знищать все життя на Землі та навіть випарують планету, і подібне вже відбувалося в космосі.