Алмазы, как самое твердое из известных веществ, впечатляют своей прочностью и разнообразными сферами применения — от ювелирных украшений до промышленных технологий. Однако недавнее открытие еще более твердого материала, алмаза BC8, привлекло внимание ученых. Этот материал, предположительно существующий в экстремальных условиях ядер гигантских экзопланет, может изменить область материаловедения и высокопроизводительных технологий.
Ключевое достижение в этом открытии стало возможным благодаря суперкомпьютеру Frontier - передовому вычислительному инструменту, который позволил исследователям расшифровать условия, необходимые для формирования BC8.
Трудности формирования супералмаза BC8
BC8, или «восьмиатомный куб с центром в теле», — это гипотетическая форма углерода, которая может существовать только в экстремальных условиях, например, в ядрах гигантских экзопланет. В отличие от традиционных алмазов, имеющих кубическую кристаллическую структуру, BC8 имеет другую конфигурацию, которая может придать ему еще большую прочность. По оценкам исследователей, он может содержать восемь атомов углерода по сравнению с четырьмя у обычных алмазов.
Однако условия, необходимые для создания этого супералмаза, крайне сложно воспроизвести в лаборатории. Необходимо создать давление, в миллионы раз превышающее давление в атмосфере Земли, и экстремальные температуры, что делает физические эксперименты не только сложными, но и очень дорогими. Именно здесь суперкомпьютер Frontier играет решающую роль.
Новый прорыв
Суперкомпьютер Frontier, установленный в лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики США, — один из самых мощных компьютеров в мире. Он способен выполнять моделирование в атомном масштабе с непревзойденной точностью. Под руководством профессора Ивана Олейника из Университета Южной Флориды исследовательская группа использовала Frontier и его специализированное программное обеспечение LAMMPS для моделирования экстремальных условий и определения процессов, необходимых для формирования BC8, обрабатывая миллиарды атомов и моделируя миллионы различных сценариев.
Другими словами, этот суперкомпьютер позволил с поразительной точностью смоделировать процесс плавления алмазов и их реорганизации в BC8, чего не смогли сделать другие исследователи. Ключевым открытием стало то, что традиционные алмазы необходимо расплавить, прежде чем они смогут реорганизоваться в BC8. Этот дополнительный этап требует давления, примерно в двенадцать миллионов раз превышающего давление в атмосфере Земли, и температуры до 5 000 К, близкой к той, что существует на поверхности Солнца.
Благодаря новому пониманию условий, необходимых для формирования BC8, исследователи получили прочную основу для проверки своих теоретических моделей в лаборатории. Эти модели включают в себя более точные предсказания давлений и температур, необходимых для превращения алмазов в BC8, а также точных процессов, с помощью которых может происходить это превращение.
Для проверки этих моделей исследователи обращаются к таким объектам, как National Ignition Facility в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора, где мощные лазеры позволяют создать экстремальные условия для синтеза BC8.
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Чтобы писать комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
» Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. Зарегистрируйтесь на портале чтобы оставлять комментарии
Материалы предназначены только для ознакомления и обсуждения. Все права на публикации принадлежат их авторам и первоисточникам. Администрация сайта может не разделять мнения авторов и не несет ответственность за авторские материалы и перепечатку с других сайтов. Ресурс может содержать материалы 16+
