Улучшение калибровки уравнения состояния в физике сверхвысоких давлений

В статье, недавно опубликованной в журнале Journal of Applied Physics, международная группа ученых из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (LLNL), Аргоннской национальной лаборатории и Deutsches Elektronen-Synchrotron разработала новую конфигурацию образца, которая повышает надежность измерений уравнения состояния в режиме давления, ранее недостижимом в ячейке с алмазными наковальнями. С помощью этой конфигурации можно проводить высококачественные измерения статического уравнения состояния при давлении свыше 5 миллионов атмосфер, вплоть до внутренних условий Нептуна. Учёные использовали разработанную LLNL тороидальную ячейку с алмазными наковальнями, способную регулярно достигать > 300 ГПа с диаметром камеры образца ~ 6 мкм. Это примерно в 20 раз меньше ширины человеческого волоса. Затем в этой небольшой камере образца ученые микроизготовили пакет образца в 10-шаговом процессе, в котором целевой материал был внедрен в однородную капсулу из мягкого металла, которая служит средой, передающей давление. Эксперименты проводились в Аргоннской национальной лаборатории, сектор 16 HPCAT и на Deutsches Elektronen-Synchrotron PETRA-III.

Физика высоких давлений и температур объясняет как начинающееся плавление карбонатов стимулирует мобилизацию металлов и серы в мантии Земли

Эксперименты при высоких давлении и температуре показали, что карбонатные расплавы могут растворять и переносить ряд важных металлов и соединений из окружающих пород мантии — новая информация, которая послужит основой для будущих поисков металлов. Были созданы условия, аналогичные глубинам около 90 километров в мантии ниже земной коры. Показано, что расплавленная порода, содержащая углерод, поглощает серу в ее окисленной форме, а также растворяет драгоценные и цветные металлы. Это исследование показывает, что отслеживание расплавов карбонатов может дать лучшее понимание крупномасштабного перераспределения металлов и процессов рудообразования на протяжении истории Земли.

Ученые экспериментально воспроизвели совместную кристаллизацию алмаза и граната

Геофизики экспериментально подтвердили, что при температуре и давлении, аналогичных тем, что наблюдаются на глубинах около 200 километров, может происходить совместный рост алмаза и граната. Этот процесс происходит благодаря взаимодействию граната с углекислыми и водно-углекислыми флюидами — жидкостями, присутствующими в мантии Земли. Кроме того, авторы выяснили, что в среднем скорость роста алмазов в таких случаях составляет от 0,013 до 0,8 микрометров в час в зависимости от температуры. То есть, чтобы получить кристалл массой в один карат (0,2 грамма), потребуется от 4,5 месяцев до 17,5 лет. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журналах Lithos и «Геология и геофизика».

Эксперименты проливают свет на ионизацию, вызванную давлением на звездах и планетах-гигантах

Ученые провели лабораторные эксперименты в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL), которые позволили по-новому взглянуть на сложный процесс ионизации под давлением на гигантских планетах и звездах. Их исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature, раскрывает материальные свойства и поведение вещества при экстремальном сжатии, предлагая важные выводы для исследований в области астрофизики и ядерного синтеза.

Прорыв в области магнитного обнаружения высокого давления

Согласно статье, опубликованной в Nature Materials, совместная исследовательская группа из Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук (CAS) и Университета науки и технологии Китая разработала платформу для изучения сверхпроводящего обнаружения магнитного поля фазовых переходов гидридов под высоким давлением.

Под давлением твердое вещество приобретает новое поведение

Исследовано структурное поведение магния (Mg) при экстремальных давлениях — более чем в три раза выше, чем в ядре Земли — которые ранее были доступны только теоретически. Наблюдения подтверждают теоретические предсказания для Mg и демонстрируют, как давление в ТПа, в 10 миллионов раз превышающее атмосферное, заставляет материалы принимать принципиально новые химические и структурные свойства. Под огромным давлением валентные электроны, которые обычно свободно перемещаются по всему металлу Mg, локализуются в пустых пространствах между атомами и, таким образом, образуют почти безмассовый отрицательно заряженный ион. Теперь есть шарики двух разных размеров — положительно заряженные ионы Mg и отрицательно заряженные локализованные валентные электроны — это означает, что Mg может упаковываться более эффективно, и, таким образом, такие «электридные» структуры становятся энергетически более выгодными по сравнению с плотной упаковкой. Работа была только что опубликована в журнале Nature Physics под руководством Мартина Гормана, ученого LLNL.

Высокое давление в алмазных капсулах не помеха для сохранения свойств материала

Сохранение высокобарических состояний материалов в условиях окружающей среды является долгожданной целью фундаментальных исследований и практических приложений. Группа ученых во главе с Drs. Чжидан (Дениз) Цзэн, Цяоши Цзэн и Хо-Кван Мао из Центра передовых исследований науки и технологий высокого давления (HPSTAR) и профессор Венди Мао из Стэнфордского университета сообщают об инновационном прорыве, в котором им удалось сохранить исключительные свойства материала высокого давления в отдельно стоящих алмазных капсулах с наноструктурой без поддержки традиционных громоздких сосудов высокого давления. Их работа была недавно опубликована в журнале Nature.

Первый синтез материалов в терапаскальном диапазоне физики высоких давлений

Жюль Верн о таком и мечтать не мог: исследовательская группа из Байройтского университета вместе с международными партнерами раздвинула границы исследований высоких давлений и высоких температур до космических измерений. Им впервые удалось создать и одновременно проанализировать материалы при давлении сжатия более одного терапаскаля (1000 гигапаскалей). Такие чрезвычайно высокие давления преобладают, например, в центре планеты Уран; они более чем в три раза превышают давление в центре Земли. В журнале Nature исследователи представляют разработанный ими метод синтеза и структурного анализа новых материалов.