Исследователи из университета Алабамы в Бирмингеме намерены использовать давления, превышающие показатели в центре Земли, чтобы создавать ранее неизвестные материалы. В природе подобное происходит при превращении углерода в алмазы или вулканического пепла – в сланец.
Способность создавать необходимое высокое давление зависит от микроскопических нанокристаллических бриллиантовых наковален, разработанных в стерильной комнате университета. Размер каждого изделия не превышает 0,5 диаметра человеческого волоса, сообщает статья eurekalert.org. Специалисты уже протестировали 27 образцов.
«Мы получили 75% давления, встречающегося в центре Земли, или 264 ГПа, — сообщает профессор Йогеш Вохра. – Но наша цель – 1 терапаскаль. Примерно столько поддерживается в центре Сатурна. Мы приблизились к цели на четверть».
Ключ к созданию большого давления в инструменте с узким острием. Так шпилька ранит сильнее широкого каблука при одинаковом усилии. Вторая сложность – разработать основание, которое выдержит давление такого инструмента. Команда Вохра решила эту проблему, вырастив нанокристаллическую стойку из алмаза шириной 30 и высотой 15 мкм на калетте того же драгоценного камня (плоская поверхность снизу).
«Подобное ранее не делалось, и мы не знали, получится ли у нас», — сказал Вохра.
На испытаниях при 264 ГПа в Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, Иллинойс, нанокристаллический алмаз не показал признаков деформации. О результатах опытов исследователи написали в AIP Advances.
«Структура не разрушилась под давлением. У нанокристалличесого алмаза механические свойства лучше, чем у обычного. Мелкозернистая структура повышает его прочность», — объяснил Вохра.
Исследователи намерены еще сильнее уменьшить зерно нанокристаллических алмазов, понять, как они собираются в ювелирный камень и, с помощью ионных пучков, придать верхушке микронаковальни форму полусферы. Это создаст еще более узкую точку контакта и повысит давление.