Обнаружен механизм формирования альтернативной формы алмазов

Ученые из России установили физическое объяснение тому, почему при сжатии графита образуется не традиционный алмаз с кубической кристаллической решеткой, а лонсдейлит, альтернативная форма этого углеродного материала. Это открытие имеет значение для более точного управления синтезом сверхтвердых веществ. Об этом пишет сайт ТАСС.

Исследование показало, что лонсдейлит лучше адаптируется к графитовому окружению. Энергетический барьер для формирования его оптимального зародыша примерно в два раза ниже, а критическое количество атомов - в два-три раза меньше, чем у кубического алмаза. Таким образом, на начальном этапе природе выгоднее создать зародыш лонсдейлита, хотя для кристалла предпочтителен кубический алмаз, объяснил профессор Павел Сорокин.

После открытия лонсдейлита, альтернативной формы алмазов с шестиугольной кристаллической решеткой, материаловеды столкнулись с интересной задачей. Оказалось, что эта форма алмазов образуется при сжатии графита первой, несмотря на теоретически большие энергетические затраты на формирование лонсдейлита.

Для выяснения причин этого явления ученые провели серию расчетов с использованием системы машинного обучения, способной моделировать взаимодействия атомов на квантово-механическом уровне. Ранее такие расчеты требовали значительных вычислительных ресурсов, но теперь исследователи начали разрабатывать специальные системы ИИ, обученные на результатах предыдущих вычислений.

С помощью этих машинных систем ученые из НИТУ МИСИС и "Сколтеха" просчитали процесс образования алмазов при сжатии графита до давления в 177-218 тысяч атмосфер. Благодаря новым алгоритмам им удалось проследить за поведением около 700 тыс. атомов, что дало возможность учитывать деформации в структуре графита вокруг растущего "зародыша" алмаза.

Расчеты показали, что деформации по-разному влияют на рост "зародышей" кубических и шестиугольных алмазов, в результате чего энергетический барьер для образования последних оказался в два раза меньше. Эти деформации быстро ослабевают с увеличением числа атомов в алмазе, что приводит к тому, что шестиугольные алмазы часто превращаются в обычные при достижении определенных размеров, подытожили исследователи.

Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале Самара Онлайн 24 в MAX

Читайте также: