Прочнее алмазов. Суперкомпьютер намекнул, что на Земле могут существовать сверхтвердые супербриллианты
Алмазы являются самым твердым природным материалом на Земле, но суперкомпьютер только что смоделировал материал, который является еще более твердым. Возможно, когда-то его смогут получить в лабораторных условиях.
На протяжении многих лет ученые пытаются достичь кристаллической фазы углерода BC8. В этой фазе углерод сохраняет идеальную тетраэдрическую форму, но без плоскостей спайности, которые есть в алмазной структуре. Если бы BC8 можно было восстановить в условиях окружающей среды, его можно было бы классифицировать как супералмаз.
Многочисленные эксперименты, посвященные этому, не достигли успеха. И теперь ученые приблизились к разгадке причины неудач. Благодаря самому быстрому эксамасштабному суперкомпьютеру в мире Frontier команда ученых из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) создала моделирование, которое показало взаимодействие между отдельными атомами углерода с беспрецедентной квантовой точностью в широком диапазоне условий высокого давления и температуры. Так они обнаружили, что чрезвычайная метастабильность алмаза сохраняется при очень высоком давлении, что значительно превышает его диапазон термодинамической стабильности.
«Эффективно реализовав этот потенциал на базе GPU Frontier, мы теперь можем точно симулировать временную эволюцию миллиардов атомов углерода в экстремальных условиях в экспериментальных масштабах времени и длины. Мы предсказали, что посталмазная фаза BC8 была бы экспериментально доступна только в узкой области высокого давления и высокой температуры фазовой диаграммы углерода», — сказал Иван Олейник, профессор физики Университета Южной Флориды (USF) и старший автор посвященного BC8 исследования, опубликованного в The Journal of Physical Chemistry Letters.
Ученые предполагают, что BC8 был мы материалом, который демонстрировал бы на 30% большее сопротивление сжатию, чем алмаз. Они также предполагают, что такой супералмаз может существовать в центре богатых углеродом экзопланет
«Экстремальные условия, царящие на этих богатых углеродом экзопланетах, могут привести к появлению структурных форм углерода, таких как алмаз и BC8. Поэтому глубокое понимание свойств углеродной фазы BC8 становится критическим для разработки точных внутренних моделей этих экзопланет», — добавляет Олейник.
Команда исследователей мечтает однажды вырастить супералмаз BC8 в лаборатории. Они продолжают сотрудничать, чтобы исследовать теоретические пути его создания.
