Oткриха злато с нова структура, която съществува само в екстремни условия
Наскоро учените откриха ново структурно положение на златото. След като му ползват голям напън за малко време, единствено за наносекунди, атомната конструкция на детайла се трансформира, наподобявайки по-твърди метали от него.
Това се следи за първи път при златото, което допуска свойства, които биха могли да оказват помощ на учените да усъвършенстват познанията си за това, по какъв начин детайлите се държат под напън.
Златото постоянно е вълнувало хората. То е измежду най-слабо реактивните и се чака неговата кристална конструкция да е постоянна при високо налягане.
Подреждането на атомите в златото следват "кубична " (fcc) конструкция. Казано по-просто, атомите в злато образуват кубчета, с атом във всеки един от върховете и един атом в центъра на всяка една от стените (може да видите по какъв начин наподобява на изображението по-долу). Златото, среброто, платината, алуминият и никелът имат такава конструкция.
Предишни опити демонстрираха, че структурата на fcc на златото остава постоянна даже при налягания до три пъти налягането в центъра на Земята. Това е едно от свойствата, които вършат златото извънредно потребно за установяване на стандарт за налягане при опити с диамантени клетки-наковални - устройства, употребявани за генериране на извънредно високо налягане в лаборатории.
Но нормално налягането се ползва последователно. При шоково приложение на налягане учените от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор в този момент виждат нещо друго.
При 223 GPa (гигапаскала) - това е 2,2 милиона пъти атмосферното налягане на Земята на морското равнище - златото се пренарежда в по-малко компактно опакована "кубична " конструкция (bcc), като двете структури съществуват като железни преходи от една към друга,
Bcc структура; вдясно: fcc конструкция. Кредит: Daniel Mayer/DrBob/Stannered/Wikimedia Commons
Както подсказва името, bcc е също кубична конструкция с атом на всеки от ъглите, само че вместо атоми на всяка от стените на куба, в центъра му има единствено един (виж по-горе). Bcc нормално се следи в по-твърди метали като литий, волфрам, натрий, хром и калий.
Макар физиците да са осведомени с смяната сред структурите fcc и bcc при металите като произвеждане на стомана, този фазов преход не е документиран по-рано при златото. "Открихме нова конструкция на златото, която съществува в рискови положения - две трети налягането в центъра на Земята ", разяснява физикът Ричард Бригс (Richard Briggs) от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор.
"Новата конструкция в действителност има по-неефективно пакетиране при по-високо налягане от изходната конструкция, което бе изненадващо, като се има поради голямото количество теоретични прогнози, които сочат към по-плътно опаковани структури, които би трябвало да съществуват ".
Екипът продължи да усилва налягането и над 223 GPa и да наблюдава структурните промени. При 262 GPa фазовият преход е приключен и златото стартира да се топи. При 322 GPa - съвсем налягането в центъра на Земята - златото е изцяло течно, положение, което учените до момента не са следили при такива условия.
Откритието има и значение за производството. Например, желязото има или fcc, или bcc конструкция според от температурата си, което е значимо за производството на стомана - по-високотемпературно желязо с fcc конструкция може да всмуква повече въглерод, в сравнение с по-студено с bcc конструкция.
Но точните механизми на фазовия преход към момента не са добре проучени. Това проучване демонстрира, че златото претърпява фазов преход поради температурата и налягането, което би могло да помогне да се разбере този механизъм в бъдещи опити.
Съвместното битие на fcc и bcc структури в златото при шоково използване на налягане от 220 GPa допуска, че трите форми - твърда, течна и газообразна съществуват в равновесие - и са обвързвана с тези условия.
„ Много от теоретичните модели на златото, които се употребяват за прогнозиране на държанието при високо налягане и висока температура, не предсказват образуването на конструкция единствено с един атом в средата “, отбелязва Бригс.
Това се следи за първи път при златото, което допуска свойства, които биха могли да оказват помощ на учените да усъвършенстват познанията си за това, по какъв начин детайлите се държат под напън.
Златото постоянно е вълнувало хората. То е измежду най-слабо реактивните и се чака неговата кристална конструкция да е постоянна при високо налягане.
Подреждането на атомите в златото следват "кубична " (fcc) конструкция. Казано по-просто, атомите в злато образуват кубчета, с атом във всеки един от върховете и един атом в центъра на всяка една от стените (може да видите по какъв начин наподобява на изображението по-долу). Златото, среброто, платината, алуминият и никелът имат такава конструкция.
Предишни опити демонстрираха, че структурата на fcc на златото остава постоянна даже при налягания до три пъти налягането в центъра на Земята. Това е едно от свойствата, които вършат златото извънредно потребно за установяване на стандарт за налягане при опити с диамантени клетки-наковални - устройства, употребявани за генериране на извънредно високо налягане в лаборатории.
Но нормално налягането се ползва последователно. При шоково приложение на налягане учените от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор в този момент виждат нещо друго.
При 223 GPa (гигапаскала) - това е 2,2 милиона пъти атмосферното налягане на Земята на морското равнище - златото се пренарежда в по-малко компактно опакована "кубична " конструкция (bcc), като двете структури съществуват като железни преходи от една към друга,
Bcc структура; вдясно: fcc конструкция. Кредит: Daniel Mayer/DrBob/Stannered/Wikimedia Commons
Както подсказва името, bcc е също кубична конструкция с атом на всеки от ъглите, само че вместо атоми на всяка от стените на куба, в центъра му има единствено един (виж по-горе). Bcc нормално се следи в по-твърди метали като литий, волфрам, натрий, хром и калий.
Макар физиците да са осведомени с смяната сред структурите fcc и bcc при металите като произвеждане на стомана, този фазов преход не е документиран по-рано при златото. "Открихме нова конструкция на златото, която съществува в рискови положения - две трети налягането в центъра на Земята ", разяснява физикът Ричард Бригс (Richard Briggs) от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор.
"Новата конструкция в действителност има по-неефективно пакетиране при по-високо налягане от изходната конструкция, което бе изненадващо, като се има поради голямото количество теоретични прогнози, които сочат към по-плътно опаковани структури, които би трябвало да съществуват ".
Екипът продължи да усилва налягането и над 223 GPa и да наблюдава структурните промени. При 262 GPa фазовият преход е приключен и златото стартира да се топи. При 322 GPa - съвсем налягането в центъра на Земята - златото е изцяло течно, положение, което учените до момента не са следили при такива условия.
Откритието има и значение за производството. Например, желязото има или fcc, или bcc конструкция според от температурата си, което е значимо за производството на стомана - по-високотемпературно желязо с fcc конструкция може да всмуква повече въглерод, в сравнение с по-студено с bcc конструкция.
Но точните механизми на фазовия преход към момента не са добре проучени. Това проучване демонстрира, че златото претърпява фазов преход поради температурата и налягането, което би могло да помогне да се разбере този механизъм в бъдещи опити.
Съвместното битие на fcc и bcc структури в златото при шоково използване на налягане от 220 GPa допуска, че трите форми - твърда, течна и газообразна съществуват в равновесие - и са обвързвана с тези условия.
„ Много от теоретичните модели на златото, които се употребяват за прогнозиране на държанието при високо налягане и висока температура, не предсказват образуването на конструкция единствено с един атом в средата “, отбелязва Бригс.
Източник: blitz.bg
КОМЕНТАРИ