Физици за първи път получиха и изследваха течен въглерод

Течният въглерод е вещество, което се среща в планетите и играе важна роля в технологията за контролиран ядрен синтез. Досега се смяташе, че е невъзможно да се изследва в лабораторни условия. Международен екип от учени, ръководен от германски физици, използва високопроизводителния лазер DiPOLE 100-X за синтезиране и измерване на течен въглерод.

Науката не може да каже почти нищо за течния въглерод, който е невъзможно да се изследва в лабораториите, тъй като при нормално налягане той не се превръща в течност, а веднага преминава в газообразно състояние. Само при екстремно налягане и температура от около 4500 °C, най-високата точка на топене на всеки материал, въглеродът става течен.

С помощта на лазерно компресиране обаче твърдият въглерод все пак може да се превърне незабавно в течност. Проблемът е да се успее да се направят всички необходими измервания за тази част от секундата.

„За първи път успяваме да наблюдаваме структурата на течния въглерод в експеримент“, казва професор Доминик Краус, ръководител на работната група от Университета в Рощок. – „Нашият експеримент потвърждава прогнозите, направени чрез сложно моделиране на поведението на течния въглерод. Наблюдаваме сложна течна форма, сравнима с водата, която има много специфични структурни свойства.“

Експериментът на физиците от различни държави стана възможен благодарение на съвместната работа на лазера DiPOLE 100-X (D100-X), изграден в Обединеното кралство, и съоръжението XFEL в Германия. Лазерът D100-X създаде условия, при които образци от твърд въглерод се превърнаха в течност за милиардни части от секундата, а рентгенов лъч засне дифракционните модели, които разкриват подредбата на атомите в течния въглерод.

Всеки експеримент продължава само част от секундата, но се повтаря многократно с малко по-различни параметри. След това снимките на дифракционните модели бяха комбинирани, за да се създаде цялостна картина на прехода на въглерода от твърда в течна фаза, съобщава UK Research and Innovation.

Измерванията показват, че с четири най-близки съседа структурата на течния въглерод наподобява твърдия диамант. Учените също така определиха с точност температурата на топене на въглерода, слагайки край на научния дебат по темата.

Тези знания са важни за точното моделиране на движението на планетите и за разработването на технологии за производство на електроенергия чрез термоядрен синтез.