Сверхвысокое давление новым способом

09.11.2012

Наука, изучающая поведение материалов в экстремальных условиях, сделала большой скачок вперед. Совсем недавно был открыт способ создания сверхвысокого давления без использования ударных волн, превращающих твердые тела в жидкость. Это открытие позволит ученым впервые достичь небывалого уровня высокого статического давления среды - более четырех миллионов атмосфер. При нем могут сформироваться новые соединения с измененными химическими и физическими свойствами, например, металлы, которые стали изоляторами.

Международная группа ученых использовала для получения высокого давления наковальню в сочетании с высокой энергией рентгеновских лучей. Им удалось достичь давления в 640 гигапаскалей. Это на 50% больше давлений, продемонстрированных когда-либо ранее, и на 150% больше, чем было доступно во время типичных экспериментов при высоких давлениях. Достижение такого сверхвысокого давления будет иметь огромные последствия для науки о Земле, космологии, химии, физики и материаловедения. Статическое давление в 640 гигапаскалей - это в шесть миллионов раз больше давления воздуха на поверхности Земли и более чем в полтора раза выше давления в центре Земли. Исследования таких величин может привести к новым открытиям о том, как формировалась Земля.

Новый способ достижения сверхвысоких давлений был разработан совместно учеными из Университета Байройт в Германии, американского Университета в Чикаго и Университета Антверпена в Бельгии. Подробности появились в журнале Nature.

"Мы не останавливаемся на этом, потому что рассчитываем увеличить доступный диапазон давления до терапаскальных величин, или 10 мегабар, - сказал Виталий Прокопенко, автор статьи и ученый из Центра перспективных источников излучения в университете Чикаго. - Это необходимо, чтобы исследовать материалы в специфических условиях, например таких, как на поверхности газовых гигантов, Урана и Нептуна, где давление соответствует величине около семи мегабар".

С конца 1950-х годов ученые использовали алмазные наковальни для создания экстремальных давлений при проверке прочности материалов. Это нужно было для формирования новых свойств материалов, таких как сверхпроводимость, и для попытки воспроизвести высокое давление на различных планетах. Ученые пытались достичь давления внутреннего ядра Земли, которое составляет от 320 до 360 ГПа.

Давление было устроено путем добавления вторичной микронаковальни (10-20 мкм в диаметре) между двумя наковальнями, сделанными из монокристаллических алмазов ювелирного качества - около одной четверти карата каждый. А вторичная наковальня сделана из сверхтвердого нанокристаллического алмаза.

"Шары нанокристаллического алмаза имеют очень высокий предел текучести, менее сжимаемые и менее хрупкие, чем монокристаллические алмазы. И именно они дают нам возможность резко расширить диапазон достижимого давления", - объяснила Наталья Дубровинская, соавтор статьи.

<< Назад: Золото красное и зеленое 09.11.2012

>> Вперед: Передовые SSD-накопители от Intel 08.11.2012

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Чиплетная конструкция графических процессоров 28.12.2020 Комппания AMD подала заявку в Патентное ведомство США, в котором описала идею создания графического процессора с чиплетной структурой. Для этого инженерам компании предстоит решить ряд проблем, характерных для такой конструкции. Стандартные методики программирования GPU малоэффективны для работы с несколькими графическими процессорами (что в принципе отражает почти полный отказ от графических связок Crossfire/SLI), так как трудно распределить параллелизм между несколькими активными кристаллами в системе. В документе описывается один из возможных способов синхронизации содержимого памяти между несколькими наборами микросхем GPU. AMD считает, что таких проблем можно было бы избежать, внедрив "пассивные перекрестные каналы связи с высокой пропускной способностью". Первый набор микросхем графического процессора будет напрямую "коммуникативно связан" с центральным процессором, в то время как каждый из чиплетов в массиве будет связан с первым GPU через пассивную перекрестную связь. В этом смысле AMD рассматривает пассивную перекрестную связь как своеобразные провода между чиплетами, размещенные на подложке с одним или несколькими кремниевыми слоями interposer. Такая группа графических процессоров будет работать как система на чипе, которая разделена на разные функциональные микросхемы. AMD публично не подтвердила, что работает над чиплетным дизайном графического процессора. Однако ходили слухи, что архитектура RDNA3 может быть реализована именно в многочиповых GPU. Как мы знаем, компания имеет большой опыт работы с такими конструкциями, особенно в актуальных процессорах Ryzen и EPYC.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025