Ученые превратили графит в гексагональный алмаз за пикосекунды

Американские исследователи получили гексагональный алмаз (лонсдейлит) в лабораторных условиях. Для этого они подвергли графит пикосекундному (10-12 с) лазерному сжатию, а после наблюдали фазовый переход с помощью рентгеновских импульсов. Результаты исследования показали, что переход происходит бездиффузионно, а лонсдейлит, вероятно, является промежуточным звеном между графитом и кубическим алмазом. Статья опубликована в журнале Applied Physics.Лонсдейлит — это полиморфная модификация углерода с гексагональной решеткой. Этот тип алмаза был обнаружен после ударного сжатия, вызванного падением метеорита. Однако природа лонсдейлита оставалось загадкой: ученые спорили о том, существует ли гексагональный алмаз в виде протяженной структуры, или же это кубический алмаз с дефектами.Теперь ученые из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса смоделировали условия формирования лонсдейлита, используя пикосекундное лазерное сжатие, и наблюдали фазовый переход с помощью фемтосекундных (10-15 с) рентгеновских импульсов.«Лонсдейлит образуется при быстром сжатии, уникальном для ударного сжатия, — говорит соавтор исследования Майк Армстронг. — В течение десятилетий существовали предположения о механизмах и промежуточных состояниях этого фазового перехода и о том, почему он происходит только при быстром сжатии. Здесь мы показываем, что структура лонсдейлита, вероятно, является промежуточным состоянием при фазовом переходе графит — кубический алмаз».В экспериментах графит подвергался быстрому пикосекундному (10-12 с) сжатию, за которым следовали ~100 пикосекунд устойчивого сжатия. Фазовый переход наблюдался на первом этапе, а практически монокристаллический продукт формировался в течение 20 пс после начала сжатия. Исследование подтверждает ранние предположения о том, что этот фазовый переход является бездиффузионным, то есть атомы упорядоченно перемещаются на расстояния меньше межатомных, а соседи каждого атома в одной фазе остаются его соседями и в новой фазе.Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.