Алмаз продолжает удивлять ученых своей невероятной устойчивостью. Новые исследования показывают, что его кристаллическая структура остается неизменной даже при колоссальном давлении в 2 триллиона паскалей. Для сравнения: это более чем в пять раз превышает давление, которое существует в самом центре нашей планеты. Об этом открытии сообщили ученые 27 января в престижном научном журнале Nature.
Метастабильность алмаза в экстремальных условиях
Результаты исследования указывают на то, что алмаз обладает свойством метастабильности при сверхвысоких давлениях. Это означает, что он сохраняет свою уникальную атомную решетку даже в тех условиях, где, согласно теоретическим расчетам, должны доминировать другие, более стабильные формы углерода. Изучение этого феномена имеет не только фундаментальное, но и практическое значение. Оно может пролить свет на процессы, происходящие в недрах экзопланет, богатых углеродом, что поможет лучше понять их состав и эволюцию ( SN: 16.07.14 ).
Углерод под давлением: от графита к алмазу
Углерод — удивительный элемент, способный образовывать множество различных структур (аллотропных модификаций), каждая из которых определяется особым расположением атомов. В привычных для нас условиях на поверхности Земли наиболее стабильной формой является графит, имеющий слоистую структуру. Однако при увеличении давления ситуация кардинально меняется: алмаз становится термодинамически более выгодной формой. Именно этот принцип лежит в основе природного образования алмазов глубоко в недрах Земли, где углеродсодержащие материалы подвергаются колоссальному сжатию.
Эксперимент, подтвердивший гипотезу
Долгое время ученые предполагали, что при еще более высоких, чем земные, давлениях должны формироваться новые, еще более плотные кристаллические структуры углерода. Чтобы проверить эту гипотезу, группа физиков под руководством Эми Лазики провела уникальный эксперимент. С помощью мощных лазеров в Национальном центре зажигания Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (Калифорния) они создали экстремальные условия, воздействуя на алмаз. Последующий рентгеноструктурный анализ однозначно показал: даже под таким невероятным давлением атомная решетка алмаза не разрушается и не трансформируется. Это стало прямым доказательством его метастабильности.
Прочность связей — ключ к устойчивости
Интересно, что свойство метастабильности алмаза было известно и при низких давлениях. Именно благодаря этому бриллиантовое кольцо вашей бабушки не превращается со временем в графит. После своего формирования алмаз сохраняет структуру благодаря исключительно прочным ковалентным связям между атомами углерода, которые образуют жесткий трехмерный каркас. Эти связи настолько сильны, что позволяют алмазу «запоминать» свою структуру даже при снятии давления. Как отмечает Эми Лазики, новое открытие расширяет наши представления: «Похоже, то же самое верно и при гораздо более высоком давлении». Это говорит об универсальности и необычайной прочности его кристаллической решетки.
Больше интересных статей здесь: Финансы.
Источник статьи: Алмаз выдерживает давление, в пять раз превышающее давление в ядре Земли..
