Рекордно высокое давление "выжимает" тайны из некоторых видов материи - «Наука и технологии»

Международная группа ученых, в состав которой вошли ученые из Байройтского университета (University of Bayreuth) и германской исследовательской организации Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), создала статическое давление, имеющее самое высокое значение из когда-либо создаваемых в лабораторных условиях. Используя специальную установку, ученые исследовали поведение и свойства металлического осмия при давлении 770 гигапаскалей, что в два раза превышает давление в центре ядра Земли и что на 130 гигапаскалей выше предыдущего мирового рекорда, установленного в прошлом этой же научной группой. В ходе экспериментов ученые выяснили удивительный факт, заключающийся в том, что кристаллическая структура осмия, в отличие от многих других материалов, не изменяется даже при самом высоком давлении, но электроны при этом сближаются на столь малую дистанцию, что они начинают взаимодействовать друг с другом.

Результаты этих исследований имеют важное значение для понимания физических и химических свойств сильно сжатой материи. Это, в свою очередь, прольет свет на тонкости некоторых процессов, происходящих в недрах материалов огромных и тяжелых конструкций, где также в некоторых точках могут возникать давления подобного порядка. Кроме этого, исследования сжатых материалов позволят разработать научные установки, в недрах которых будут воспроизводиться чрезвычайные условия, присутствующие в недрах гигантских планет и звезд.

Металлический осмий (Os) является одним из уникальных химических элементов, самым плотным материалом, в котором заключено самое большое количество связанной внутренней энергии, имеющим высокую температуру плавления и очень высокую степень прочности, твердость, которая приблизительно соответствует степени прочности алмаза. Из-за его высокой твердости осмий используется во множестве сплавов, применяемых для изготовления электрических контактов, износоустойчивых деталей механизмов и многого другого.

"Высокое давление, как известно, радикально влияет на многие свойства различных химических элементов, такие металлы, как натрий, под высоким давлением становятся прозрачными и обретают свойства диэлектриков. Газы, такие, как кислород, под давлением становятся электрическими проводниками и даже сверхпроводниками" - рассказывает Наталия Дубровинская (Natalia Dubrovinskaia), ученая из Байройтского университета, - "Поэтому мы ожидали, что осмий, как и многие другие материалы, изменит свою кристаллическую структуру под высоким давлением".