Открыты новые необычные свойства материалов при сверхвысоких давлениях — Naked Science
6 минут
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.
16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

5 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 13:15 (мск), NASA начнет трансляцию исторического события: первого полета вертолета Ingenuity, доставленного на Марс вместе с планетоходом Perseverance. Посмотреть трансляцию можно на нашем сайте.

Вчера, 21:00
7 минут
Василий Парфенов

Уже этой осенью в путешествие отправится крупнейший из созданных человеком космических телескопов — JWST. Он не только сменит на «посту» стремительно устаревающего «Хаббла», но и существенно раздвинет границы нашего понимания Вселенной. Американские астрономы с помощью моделирования показали, насколько быстро этот научный инструмент сможет обнаружить биосигнатуры в атмосферах планет у других звезд.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

16 апреля
8 минут
Александр Березин

Исследователь из Гарварда проанализировал вероятность полного оледенения всей поверхности — включая экватор — для планет земного типа. Оказалось, это частый сценарий. И он может быть причиной уничтожения всей сложной жизни. Работа показывает неожиданную уязвимость нашей планеты для такого хода событий. По расчетам, в последние 20 тысяч лет Земля прошла буквально в нескольких градусах от полного и постоянного оледенения, исключающего выживание крупных наземных многоклеточных.

Вчера, 21:00
7 минут
Василий Парфенов

Уже этой осенью в путешествие отправится крупнейший из созданных человеком космических телескопов — JWST. Он не только сменит на «посту» стремительно устаревающего «Хаббла», но и существенно раздвинет границы нашего понимания Вселенной. Американские астрономы с помощью моделирования показали, насколько быстро этот научный инструмент сможет обнаружить биосигнатуры в атмосферах планет у других звезд.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

26 марта
12 минут
Василий Парфенов

Похоже, история с американскими военными и «неопознанными воздушными феноменами» только набирает обороты. Новое расследование раскрыло многократные встречи нескольких кораблей Военно-морского флота Соединенных Штатов с аномально ведущими себя летательными аппаратами. Причем происходило это вне пределов досягаемости для любого коммерческого дрона или иного известного компактного БПЛА.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: