29.09.2020
НИТУ «МИСиС»

Открыты новые необычные свойства материалов при сверхвысоких давлениях

5.1

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, наоборот, становится более пористой. Это показано на образцах осмия, гафния и вольфрама, помещенных в алмазную наковальню под давлением азота в миллион атмосфер.

Осмий / ©http://newbusiness.su/

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 становится в 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 интерметаллидов (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 к материалу подавался азот — ученые считают, что именно комбинация давления и газа повлияла на «расширение» кристаллической решетки.

«Сам по себе азот довольно инертен — без сверхвысокого давления он бы никак не прореагировал с интерметаллидами. 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 кристаллической решетке расшириться, впуская внутрь дополнительные атомы 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 рения. Сейчас в качестве одного из способов стабилизации материалов рассматривается быстрое охлаждение при критически низких температурах.

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. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» — российский технический университет; первый вуз в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета», лучший вуз России 2019 года по версии Forbes Россия. Сегодня в состав НИТУ «МИСиС» входят 9 институтов и 6 филиалов, 4 из которых работают в России и 2 за рубежом.
19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

19 октября
Мария Осетрова

Ученые из MIT выяснили, что наш мозг не оптимизирован для того, чтобы искать самый короткий маршрут. Вместо этого он выбирает путь, который точнее всего указывает на конечное направление.

Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: