Суперкомпьютер смог смоделировать материал, прочнее алмаза

Исследователи с помощью суперкомпьютера смогли смоделировать самый твердый материал в мире — сверхпрочную форму углерода, которая даже жестче алмаза.

• Ученые создали датчики размером с кристаллик соли, которые могут трансформировать здравоохранение

Детали

Материал BC8, известный как сверхпрочный углерод, представляет собой восьмиатомный кристалл, который был бы на 30% более устойчив к сжатию, чем алмаз. Ученые пытались синтезировать этот кристалл в лаборатории, но безуспешно. Новое моделирование показывает, что материал можно производить только в узком диапазоне давлений и температур, что может сделать этот синтез возможным в будущем.

Это открытие также позволяет понять, как могут выглядеть внутри богатые углеродом экзопланеты, которые, по прогнозам, имеют идеальные условия для формирования BC8. По словам ученых, глубокое понимание свойств углеродной фазы BC8 становится критическим для разработки точных внутренних моделей этих экзопланет.

Для своего открытия исследователи использовали Frontier, суперкомпьютер в Oak Ridge Leadership Computing Facility в Теннесси. Они провели моделирование миллиардов атомов углерода под разными давлениями и температурами, чтобы понять, как эти достаточно доступные атомы могут превращаться в столь редкий материал, что его никогда не наблюдали.

Они обнаружили, что BC8, вероятно, очень стабилен при очень высоком давлении 1250 гигапаскалей и выше. Это в 12 миллионов раз превышает давление атмосферы на земную поверхность. Однако теория также предполагает, что когда-то сформированный кристалл будет оставаться стабильным при температуре окружающей среды. Атомная структура BC8 сродни структуре алмаза, но в нем отсутствуют плоскости спайности алмазов, самые слабые места драгоценных камней.

Вооружившись новыми знаниями о путях образования и стабильности BC8, исследователи предпримут новые попытки синтезировать материал. Методы синтезирования предполагают двойную ударную обработку на скорости свыше 72 000 км/ч, а затем сжатие их под большим давлением.

Ранее мы сообщали, что ученые из NTU в Сингапуре успешно разработали сверхтонкие полупроводниковые волокна, бесшовно вплетающиеся в ткани.