Дослідники досягли такого ж тиску, як у ядрі Урана

Жуль Верн навіть не міг навіть про таке мріяти: науковці розширили межі досліджень у галузі високого тиску та високих температур до космічних масштабів.

Вперше вдалося створити та одночасно проаналізувати матеріали при тиску стиснення більше одного терапаскаля (1 000 гігапаскалів). Такі надзвичайно високі тиски переважають, наприклад, у центрі планети Уран; вони більш ніж утричі перевищують тиск у центрі Землі. Про це розповідають в Байротському університеті (Німеччина), передають OstanniPodii.com.

Розроблений метод синтезу та структурний аналіз нових матеріалів представлені в журналі Nature.

Теоретичні моделі пророкують дуже незвичайні структури та властивості матеріалів в екстремальних умовах тиску-температури. Але досі ці прогнози не вдавалося перевірити в експериментах при тиску стиснення понад 200 гігапаскалів. З одного боку, щоб піддати зразки матеріалів такому екстремальному тиску, необхідні складні технічні вимоги, а з іншого боку, були відсутні складні методи одночасного структурного аналізу. Експерименти, опубліковані в журналі Nature, відкривають нові можливості для кристалографії високого тиску: тепер у лабораторії можна створювати та вивчати матеріали, які існують - якщо взагалі існують - тільки при надзвичайно високих тисках у просторах Всесвіту.

“Розроблений нами метод дозволяє вперше синтезувати нові структури матеріалів у терапаскальному діапазоні та аналізувати їх in situ (з лат. “на місці”), тобто під час проведення експерименту. Таким чином, ми дізнаємося про раніше невідомі стани, властивості та структури кристалів і можемо значно поглибити наше розуміння матерії в цілому. Цінні знання можуть бути отримані для дослідження планет та синтезу функціональних матеріалів, що використовуються в інноваційних технологіях”, - пояснює професор д-р Леонід Дубровинський з Баварського геоінституту (BGI) при Байротському університеті, перший автор публікації.

У своєму новому дослідженні вчені показують, як вони генерували та візуалізували in situ нові з'єднання за допомогою відкритого ними методу. Йдеться про новий нітрид ренію (Re₇N₃) і сплав ренію з азотом. Ці матеріали були синтезовані при екстремальних тисках у двоступеневому осередку з алмазним ковадлом, що нагрівається лазерними променями. Синхротронна монокристалічна рентгенівська дифракція дозволила провести повну хімічну та структурну характеристику.

“Два з половиною роки тому в Байройті ми були дуже здивовані, коли нам вдалося отримати надтвердий металевий провідник на основі ренію та азоту, який міг витримувати навіть надзвичайно високий тиск. Якщо в майбутньому ми застосуємо кристалографію високого тиску в терапаскальному діапазоні, ми зможемо зробити ще більше дивовижних відкриттів у цьому напрямі. Тепер двері широко відчинені для творчих досліджень матеріалів, що генерують та візуалізують несподівані структури при екстремальних тисках”, - каже провідна авторка дослідження, проф. д-р Наталія Дубровинська з лабораторії кристалографії Байройтського університету.