Исследователи достигли такого же давления, как в ядре Урана

Жюль Верн даже не мог даже о таком мечтать: ученые расширили границы исследований в области высокого давления и высоких температур до космических масштабов.

Впервые удалось создать и одновременно проанализировать материалы при давлении сжатия более одного терапаскаля (1000 гигапаскалей). Такие очень высокие давления преобладают, например, в центре планеты Уран; они более чем в три раза превышают давление в центре Земли. Об этом рассказывают в Байротском университете (Германия), передают OstanniPodii.com.

Разработанный метод синтеза и структурный анализ новых материалов представлены в журнале Nature.

Теоретические модели прочат очень необычные структуры и свойства материалов в экстремальных условиях давления-температуры. Но до сих пор эти прогнозы не удавалось проверить в экспериментах при давлении сжатия более 200 гигапаскалей. С одной стороны, чтобы подвергнуть образцы материалов такому экстремальному давлению, необходимы сложные технические требования, а с другой стороны, отсутствовали сложные методы одновременного структурного анализа. Эксперименты, опубликованные в журнале Nature, открывают новые возможности для кристаллографии высокого давления: теперь в лаборатории можно создавать и изучать  материалы, существующие — если такие вообще существуют — только при чрезвычайно высоких давлениях в просторах Вселенной.

“Разработанный нами метод позволяет впервые синтезировать новые структуры материалов в терапаскальном диапазоне и анализировать их in situ (с лат. “на месте”), то есть при проведении эксперимента. Таким образом, мы узнаем ранее неизвестные состояния, свойства и структуры кристаллов и можем значительно углубить наше понимание материи в целом. Ценные знания могут быть получены для исследования планет и синтеза функциональных материалов, используемых в инновационных технологиях”, - объясняет профессор д-р Леонид Дубровинский из Баварского геоинститута (BGI) при Байротском университете, первый автор публикации.

В новом исследовании ученые показывают, как они генерировали и визуализировали in situ новые соединения с помощью открытого ими метода. Речь идет о новом нитриде рения (Re₇N₃) и сплаве рения с азотом. Эти материалы были синтезированы при экстремальных давлениях в двухступенчатой ячейке с алмазной наковальней, нагреваемой лазерными лучами. Синхротронная монокристаллическая рентгеновская дифракция позволила произвести полную химическую и структурную характеристику.

«Два с половиной года назад в Байройте мы были очень удивлены, когда нам удалось получить сверхтвердый металлический проводник на основе рения и азота, который мог выдерживать даже очень высокое давление. Если в будущем мы применим кристаллографию высокого давления в терапаскальном диапазоне, то мы сможем сделать еще больше удивительных открытий в этом направлении. Теперь двери широко открыты для творческих исследований, генерирующих и визуализирующих неожиданные структуры при экстремальных давлениях”, - говорит ведущий автор исследования, проф. д-р Наталья Дубровинская из лаборатории кристаллографии Байройтского университета.