Не так давно, группе ученых из Отдела химии Кельнского университета и университета Байройта удалось значительно раздвинуть границы в области исследований материалов при высокой температуре и чрезвычайно высоком давлении. Они провели ряд экспериментов, во время которых на материалы оказывалось давление свыше одного терапаскаля (1000 гигапаскалей). Это уровень давления, существующего в центре некоторых планет типа Урана, и это более чем в три раза выше, чем давление в центре Земли.
На страницах нашего сайта мы уже неоднократно рассказывали нашим читателям об различных экспериментах и исследованиях с применением высокого давления. Однако, уровень давления в таких экспериментах не превышал отметки в 200 – 350 гигапаскалей, чего явно недостаточно для изучения некоторых экзотических состояний материи.
“Метод, который мы разработали, использует двухступенчатую систему алмазных наковален, что позволяет достичь уровня давления выше терапаскаля” – пишут исследователи, – “Некоторые уловки, которые мы использовали, позволяют нам синтезировать новые материалы, и одновременно исследовать свойства и структуры этих материалов, которые могут быть использованы в инновационных технологиях”.
Первым экспериментом стало изучение и визуализация превращений соединений азота и рения под увеличивающимся давлением и нагревом при помощи лазерных лучей. Исходными материалами являлись нитрид рения (Re7N3) и некоторые типы экзотических сплавов рения и азота. А все химические и структурные превращения отслеживались при помощи рентгеновской дифракционной кристаллографии за счет излучения, вырабатываемого специальным кристаллическим синхротроном.
“Система рений-азот полна химических неожиданностей. Она привлекла наше внимание еще 10 лет назад, когда мы произвели необычный пористый материал ReN10 при давлении в один миллион атмосфер. Позже мы получили сверхтвердый металлический материал ReN2, который мог противостоять даже чрезвычайно высокому уровню сжатия” – пишут исследователи, – “Эксперименты при давлении в терапаскаль позволили нам завершить весь цикл и получить полную картину химических и физических преобразований в системе Re-N при чрезвычайных условиях”.
“Применяя все те же самые методы в будущем, мы сможем делать новые удивительные открытия” – пишут исследователи, – “Мы сможем производить, изучать и визуализировать неожиданные кристаллические структуры, возникающие лишь при экстремальном давлении”.
