Алмаз превратили в графит рентгеновским лазером

Алмаз превратили в графит рентгеновским лазером

Как правило, фазовые превращения, например, переход из алмаза в графит или из белого олова в серое, происходят под действием температуры. Но существуют и необычные исключения. Оказывается, превращение алмаза в графит при облучении мягким рентгеновским излучением происходит по механизму, не связанному с нагревом материала. Этот процесс по меньшей мере в десять раз быстрее термического. Об этом сообщает международная группа физиков под руководством Франца Тавелла (SLAC, США), Свена Толеикиса (DESY, Германия) и Беаты Заи (Институт ядерной физики, Краков) в журнале High Energy Density Physics, кратко о работе рассказывает пресс-релиз DESY.

И алмаз, и графит состоят из одних и тех же атомов углерода, по-разному упакованных в материале — несмотря на огромную разницу в свойствах. Поместив графит в условия высокой температуры и давления можно заставить атомы поменять свою упаковку — это один из двух основных способов синтеза алмазов в промышленности. Возможен и обратный процесс: под действием тепла алмаз может обратно превратиться в графит.

Источником тепла может быть как печь, так и сфокусированный луч лазера. В последнем случае перестройка атомов происходит в несколько последовательных шагов: поглощение фотонов электронами, передача энергии от возбужденных электронов в колебания кристаллической решетки, изменение структуры. Этот процесс занимает несколько пикосекунд — триллионных долей секунды. В 1979 году физики обнаружили, что иногда превращения в полупроводниках могут протекать и на меньших временных масштабах — менее пикосекунды. За это время энергия просто не успеет перейти от возбужденных электронов к кристаллической решетке. Это указало на новый не связанный с передачей тепла механизм фазовых переходов. В его основе лежит перестройка поверхности потенциальной энергии в кристалле из-за возбуждения небольшого количества электронов.

Как поясняет соавтор работы, Франц Тавелла, достаточно возбудить 1,5 процента электронов в алмазе, чтобы тот начал превращаться в графит. Ученым удалось разработать  математическую модель, в точности описывающую процесс — не только для графитизации алмазов, но и для превращений других материалов.

Ранее мы сообщали о первом наблюдении превращения алмаза в лонсдейлит. Для этого физики из Ливерморской национальной лаборатории также использовали короткие импульсы лазера на свободных электронах, но с гораздо большей энергией фотонов (в 100 раз больше) и интенсивностью. Такого импульса было достаточно, чтобы развить в образце давление в два миллиона атмосфер.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Живую клетку изучили под рентгеновским микроскопом
Корейские ученые-физики смогли получить первое изображение живой клетки под рентгеновским микроскопом. Результаты соответствующего исследования опубликованы в издании Physical Review Letters. Специально для проведения эксперимента, была выделена живая клетка. Для ее фиксации, ученые разместили ее в специальный раствор и закрепили ..
2013-05-19 976 0 Технология
0
Разработан дешевый метод получения графена
Американские и корейские ученые разработали метод получения графена из сухого льда, который отличается очень низкой стоимостью.В настоящее время графен получил почетный статус синтетического материала века – совершенно плоские листы, состоящие из атомов углерода, ..
2012-05-12 3511 0 Технология
0
В алмазной наковальне получили «чистый» лонсдейлит
Физики из Австралийского национального университета смогли получить в лаборатории чистые кристаллы лонсдейлита при относительно низких температурах. Такой упрощенный подход к синтезу сверхтвердого алмаза позволит в будущем использовать его в горной промышленности. Работа исследователей опубликована в журнале Scientific Reports.Лонсдейлит, ..
2016-12-13 2385 0 Технология
0
Крупнейший рентгеновский лазер получил первую линию ондуляторов
На Европейском рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) завершилась сборка первой из трех линий ондуляторов — ключевых элементов, ответственных за само излучение частиц. После окончания строительства, прибор станет самым ярким рентгеновским лазером в мире. О завершении важного ..
2016-03-11 655 0 Технология
0
Карбин: самый прочный материал в мире
Исследователи из университета Райса использовали компьютерное моделирование, чтобы подсчитать, что материал карбин, который состоит из длинных цепочек атомов углерода, уложенных параллельно друг другу, в два раза прочнее углеродных нанотрубок и в три раза жестче, чем алмаз. Если их выводы верны, то карбин ..
2013-10-18 5529 0 Технология
0
Ученые создали способ превращения графита в алмаз
Традиционно искусственные алмазы выращивают из углерода в условиях высочайшего давления, процесс очень долгий и трудоемкий. А ученые Стэнфордского университета выявили менее затратный и более быстрый способ превращения углерода в алмаз. Метод основывается на использовании платинового основания и водорода, и уже в будущем ..
2014-04-09 1687 0 Технология
1
Дефектный алмаз превратили в источник отдельных фотонов
Японские и европейские физики создали источник единичных фотонов на основе дефекта в алмазе, работающий при комнатной температуре. Статья ученых появилась в журнале Nature Photonics. В рамках работы рассматривались особые дефекты, именуемые NV-центрами, или азотно-замещенными вакансиями в алмазе. Это класс так называемых точечных дефектов, состоящих ..
2012-04-16 1321 0 Технология
0
Производство самого твердого материала поставят на поток
Разработан новый метод синтеза ультратвердого фуллерита, который по твердости превосходит алмаз. Способ, позволяющий синтезировать этот материал, описан российскими учеными из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов в Троицке, МФТИ, МИСиС и МГУ в журнале Carbon. Кратко ..
2014-09-14 1459 0 Технология
0
Бактерии превратили в аналоговые запоминающие устройства
Американские ученые превратили бактерии в запоминающие устройства, изменив геном кишечной палочки. Память на них долго хранится, легко извлекается и стирается, что делает ее идеальным инструментом для датчиков экологического и медицинского мониторинга. О новой технологии сообщается в журнале Science. Предыдущие попытки хранить ..
2014-11-14 847 0 Технология
0
Казахстанские ученые разрабатывают умное лекарство
Заместитель председателя Исполнительного совета Назарбаев Университета Алмаз Шарман. В геномной лаборатории Центра наук о жизни Назарбаев Университета ученые разрабатывают "умные бомбы" - лекарства, способные точечно уничтожать раковые клетки. Об этом в интервью "Казахстанской Правде" рассказал заместитель председателя ..
2012-06-29 1190 0 Технология
0
Графен применят в очистке воды от радиации
Несмотря на то, что средства массовой информации немного затихли о катастрофе на Фукусиме 1, которая потрясла Японию в 2011 году, трудный процесс очистки и обеззараживания территорий является повседневной реальностью для японцев. Одна из худших катастроф была прямым результатом того, что АЭС была ..
2013-01-16 1045 0 Технология
0
Источник синхротронного излучения уместили на столе
Группа американских физиков и инженеров сконструировала компактный источник синхротронного излучения. Устройство способно выдавать пучок квантов с энергиями до одного мегаэллектронвольта и может разместиться на столе. Подробности со ссылкой на статью в журнале Nature photonics приводит пресс-служба университета Небраски-Линкольн. Рентгеновское ..
2013-11-25 733 1 Технология
0
Ученые разработали новый способ охлаждения с графеном
Исследовательская группа из Калифорнийского Университета (University of California) разработала новый способ охлаждения с использованием многослойного графена для отвода тепла от нитрида галлия — полупроводниковый материал, используемый в различных устройствах, начиная от электрических автомобилей и заканчивая светофорами, сообщает «WordScience.org». Новый ..
2012-05-16 1322 0 Технология
0
Графеновые нити связали сверхпрочными узлами
Ученые США и Японии представили простой метод получения волокон из окиси графена: их легко скручивать в «пряжу», а по прочности они оставляют позади даже кевлар. Укрепляют волокно воздушные пузырьки внутри материала. Новый метод описан в журнале ACS Nano. Исследователи во главе с профессором ..
2014-06-27 1697 0 Технология
0
Физики превратили в нанофильтр кусок пластика
Физики при помощи раствора уксусной кислоты и ультрафиолета превратили в нанофильтр цельный кусок полистирола с вкраплениями органического стекла, опубликовано в журнале Nature Materials. Группа ученых с руководителем Исана Сивании из Кэмбриджского университета  использовала уксусную кислоту и оргстекло крайне оригинальным ..
2011-11-29 1078 0 Технология
0