Открыты новые удивительные свойства материалов при сверхвысоких давлениях
01 октября 2020 года
07:01
Открыты новые удивительные свойства материалов при сверхвысоких давлениях
Текст новости:

«Если очень сильно сжать карандашный грифель, то он превратится в алмаз» — в детстве этот факт кажется чем-то из ряда вон выходящим. Но изучение химии и физики позволяет понять: никакого чуда нет, и углерод, из которого состоят и карандашный грифель, и алмаз, действительно образует другую кристаллическую структуру под очень высоким давлением. В целом, все логично — под давлением пустое пространство между атомами уменьшается, и материал становится плотнее; так можно было сказать о любом материале — до недавнего момента.
Оказалось, что ряд материалов при приложении сверхвысокого давления может становиться пористым. К такому выводу пришел международный коллектив ученых из НИТУ «МИСиС», Университета Линчепинга (Швеция) и Университета Байрота (Германия). В ходе исследования изучалось поведение трех металлов (гафния, вольфрама и осмия) при помещении их в алмазную наковальню под давлением в 1 миллион атмосфер, что соответствует давлению на глубине 2,5 тысяч километров под землей. При этом каждый раз в алмазной наковальне приутствовал азот — ученые считают, что именно комбинация давления и азота повлияла на формирования пористого «каркаса» в кристаллической решетке.

Эксперимент вначале проводился физически — зарубежной частью научной команды — а затем его результаты подтверждались теоретическим моделированием на суперкомпьютерном кластере НИТУ «МИСиС». Ученые подчеркивают, что исследование носит фундаментальный характер — материалы с такими свойствами пока не создаются под конкретные задачи; на данный момент важен сам факт возможности получения ранее немыслимых модификаций.
Отдельной задачей является сохранение таких материалов при обычном атмосферном давлении. В одной из  ученым удалось добиться «выживания» особой модификации нитрида рения. Сейчас в качестве одного из способов стабилизации материалов рассматривается быстрое охлаждение до критически низких температур.
Работа научного коллектива была отмечена редакторами журнала Angewandte Chemie как Hot Paper, а иллюстрация из статьи — помещена на обложку. С российской стороны исследование поддержано грантом Российского научного фонда № 18-12-00492.


Текст со страницы (автоматическое получение):
Открыты новые удивительные свойства материалов при сверхвысоких давлениях
сегодня, в 10:01Разное
Международный коллектив ученых из НИТУ «МИСиС», Университета Линчепинга (Швеция) и Университета Байрота (Германия) установил, что, вопреки привычным физико-химическим законам, у ряда материалов при сверхвысоких давлениях структура не уплотняется, а формирует пористый «каркас», который заполняется молекулами газа. Такое произошло с образцами осмия, гафния и вольфрама, помещенными вместе с азотом в алмазную наковальню под давлением в миллион атмосфер. Фундаментальное открытие коллектива описано в статье в Angewandte Chemie.
«Если очень сильно сжать карандашный грифель, то он превратится в алмаз» — в детстве этот факт кажется чем-то из ряда вон выходящим. Но изучение химии и физики позволяет понять: никакого чуда нет, и углерод, из которого состоят и карандашный грифель, и алмаз, действительно образует другую кристаллическую структуру под очень высоким давлением. В целом, все логично — под давлением пустое пространство между атомами уменьшается, и материал становится плотнее; так можно было сказать о любом материале — до недавнего момента.
Оказалось, что ряд материалов при приложении сверхвысокого давления может становиться пористым. К такому выводу пришел международный коллектив ученых из НИТУ «МИСиС», Университета Линчепинга (Швеция) и Университета Байрота (Германия). В ходе исследования изучалось поведение трех металлов (гафния, вольфрама и осмия) при помещении их в алмазную наковальню под давлением в 1 миллион атмосфер, что соответствует давлению на глубине 2,5 тысяч километров под землей. При этом каждый раз в алмазной наковальне приутствовал азот — ученые считают, что именно комбинация давления и азота повлияла на формирования пористого «каркаса» в кристаллической решетке.
«Сам по себе азот довольно инертен — без сверхвысокого давления он бы никак не прореагировал с этими металлами. Так же и материалы без азота под давлением бы просто сжались, — комментирует
руководитель исследования со стороны НИТУ „МИСиС“, заведующий лабораторией моделирования и разработки новых материалов, профессор Игорь Абрикосов. — Однако в совокупности получился удивительный результат: часть атомов азота формировала в материалах своеобразный армирующий каркас, позволяя образовать поры в кристаллической решетке, впуская внутрь дополнительные молекулы азота».
Эксперимент вначале проводился физически — зарубежной частью научной команды — а затем его результаты подтверждались теоретическим моделированием на суперкомпьютерном кластере НИТУ «МИСиС». Ученые подчеркивают, что исследование носит фундаментальный характер — материалы с такими свойствами пока не создаются под конкретные задачи; на данный момент важен сам факт возможности получения ранее немыслимых модификаций.
Отдельной задачей является сохранение таких материалов при обычном атмосферном давлении. В одной из предыдущих работ ученым удалось добиться «выживания» особой модификации нитрида рения. Сейчас в качестве одного из способов стабилизации материалов рассматривается быстрое охлаждение до критически низких температур.
Работа научного коллектива была отмечена редакторами журнала Angewandte Chemie как Hot Paper, а иллюстрация из статьи — помещена на обложку. С российской стороны исследование поддержано грантом Российского научного фонда № 
18-12-00492.
Автоматическая система мониторинга и отбора информации
Источник
Другие материалы рубрики
ТОП-10 статей
1. Воздух продолжает уходить из российского модуля МКС
2. Приказ Государственной корпорации по космической деятельности "Роскосмос" от 22.06.2020 г. № 156 "О внесении изменений в форму акта категорирования объекта (территории), утвержденную приказом Государственной корпорации по космической деятельности "Роскосмос" от 22 ноября 2019 г. № 392"
3. Российская частная компания Success Rockets планирует создать три группировки спутников различного назначения
4. [2$] Amazing мистер Маск, II, Экономика возвращаемых ракет перевернула космос
5. Космические деньги
6. Artistic enigma decoded by cosmic Czech start-up
7. Экипаж МКС доставит на Землю образцы из трещины российского модуля
8. Комковатый ореол Млечного Пути может оказаться пристанищем потерянной барионной материи ...
9. Опыт ОИЯИ представлен на Форуме «Открытые инновации»
10. Новый список уничтоженной в ходе боевых действий техники ВС Армении


Ресурсы