Ученые наконец-то узнали, что нужно для его создания.
Этот кристалл называется BC8 и считается самым твердым из известных материалов. Но он, вероятно, существует только в ядрах гигантских экзопланет. Теперь передовые суперкомпьютеры раскрыли секреты создания таких супералмазов, что позволило производить их на Земле.
Ученые уже давно предполагают, что этот материал мог образоваться в условиях экстремальной жары и давления. Такая ситуация типична для ядер планет, размер которых как минимум вдвое больше Земли. Создать BC8 в лаборатории теоретически возможно, но создать для этого подходящие условия крайне сложно даже в теории.
Теперь группа учёных под руководством профессора Университета Южной Флориды Ивана Олейника получила доступ к Frontier, самому быстрому в мире суперкомпьютеру, который может изменить всё. Он может реконструировать миллионы атомарных моделей при миллионах наборов условий, чтобы точно определить, что необходимо для формирования BC8.
Ученые передали суперкомпьютеру большие объемы данных, чтобы обучить программный модуль LAMMPS выполнять необходимые вычисления. Другие компьютеры просто не справятся с этой задачей, сказал Олейник.
По сути, мы оставили отпечаток окружающей среды каждого атома вокруг каждого атома в системе из миллиардов атомов, среды, которая могла возникнуть по мере того, как система развивалась под экстремальными давлениями и температурами. Это было бы невозможно без Frontier.
Иван Олейник
Профессор Университета Южной Флориды
Всего через 24 часа после запуска проекта команда получила ответ. Оказывается, чтобы преобразовать углерод в BC8, нужно совершить уникальный и несколько неожиданный ход. В частности, обычный алмаз необходимо сначала расплавить, прежде чем жидкий углерод сможет перестроиться в сверхпрочную структуру BC8. Чтобы создать супералмаз, необходимо добавить еще один слой при давлении, в 12 миллионов раз превышающем атмосферное давление Земли, и температуре 5000 К, близкой к температуре поверхности Солнца.
Исследования показали, что это состояние можно воссоздать с помощью серии ударных волн определенного уровня. Сейчас команда проводит практические испытания, используя установку зажигания размером со стадион в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса. Он использует 192 мощных лазера для создания температуры около 100 миллионов градусов Цельсия и давления, превышающего 100 миллиардов слоев атмосферы Земли.
Пока учёные не добились каких-либо конкретных результатов. Однако даже простой алмаз из-за своей чрезвычайно высокой твердости играет важную роль во многих областях — от бурения современных геотермальных скважин до использования в качестве полупроводника в ядерных батареях. Представьте себе, чего люди могут достичь с помощью супералмазов. Ученые убеждены, что создание этого материала могло бы способствовать развитию многих отраслей промышленности.
- Хотите связаться со мной?
