Суперкомп’ютер зміг змоделювати матеріал, який міцніший за алмаз

Дослідники за допомогою суперкомп'ютера змогли змоделювати найтвердіший матеріал у світі — надміцну форму вуглецю, яка навіть твердіша за алмаз.

Деталі

Матеріал BC8, відомий як надміцний вуглець, є восьмиатомним кристалом, який був би на 30% більш стійким до стиснення, ніж алмаз. Вчені намагалися синтезувати цей кристал у лабораторії, але безуспішно. Нове моделювання показує, що матеріал можна виготовляти лише у вузькому діапазоні тисків і температур, що може зробити цей синтез можливим у майбутньому.

Це відкриття також дозволяє зрозуміти, як можуть виглядати всередині багаті на вуглець екзопланети, які, за прогнозами, мають ідеальні умови для формування BC8. За словами вчених, глибоке розуміння властивостей вуглецевої фази BC8 стає критичним для розробки точних внутрішніх моделей цих екзопланет.

Для свого відкриття дослідники використовували Frontier, суперкомп’ютер в Oak Ridge Leadership Computing Facility в Теннессі. Вони провели моделювання мільярдів атомів вуглецю під різними тисками та температурами, щоб зрозуміти, як ці досить доступні атоми можуть перетворюватися на настільки рідкісний матеріал, що його ніколи не спостерігали.

Вони виявили, що BC8, ймовірно, дуже стабільний при дуже високому тиску 1250 гігапаскалів і вище. Це в 12 мільйонів разів перевищує тиск атмосфери на земну поверхню. Проте теорія також припускає, що колись сформований кристал залишатиметься стабільним за температури навколишнього середовища. Атомна структура BC8 схожа на структуру алмазу, але в ньому відсутні площини спайності алмазів, найслабші місця дорогоцінних каменів.

Озброївшись новими знаннями про шляхи утворення та стабільність BC8, дослідники зроблять нові спроби синтезувати матеріал. Методи синтезування передбачають подвійну ударну обробку на швидкості понад 72 000 км/год, а потім стиснення їх під величезним тиском.