Статьи

Як з графіту виходить алмаз

джерело переклад для mixednews - Onriom

Виробництво штучних алмазів вимагає виконання кількох складних умов. Нещодавно за допомогою комп'ютерного моделювання вчені змогли в найдрібніших деталях відтворити процес перетворення графіту в алмаз.

Підпис до зображення: За допомогою новітнього наукового методу вчені вперше в точності відтворили процес перетворення графіту в алмаз.

Перехід складається з декількох етапів, починаючи від освіти алмазного «насіння» всередині графіту, і закінчуючи повною трансформацією в справжній алмаз під впливом високого тиску.

Між цими двома різновидами природно формується елементарного вуглецю (темно-сірим графітом і блискучим алмазом) набагато більше відмінностей, ніж між кожним з них і практично будь-яким іншим матеріалом.

[Blockquote_note] Істотна різниця в міцності алмазу і графіту пов'язана, в основному, з їх кристалічною структурою - кубічної у випадку з алмазом і гексагональної у випадку з графітом. [/ Blockquote_note]

Ця різниця і робить алмаз міцним з усіх відомих матеріалів, на відміну від відносно м'якого графіту. Саме завдяки своїй високій міцності алмази користуються попитом не тільки як дорогоцінні камені - їх використовують в промисловості для шліфування та розпилювання особливо твердих матеріалів.

складне перетворення

Вперше отримати алмаз з графіту штучним чином вдалося 60 років тому. Але до виробництва в промислових масштабах справа не дійшла. Справа в тому, що необхідними умовами для його виробництва є високий тиск і високі температури, процес цей дуже тривалий і вимагає великих енергетичних витрат. Він включає в себе примусове зміна структури вуглецю, зміна розташування його електронів.

Повинні сформуватися чотири зв'язку атомів вуглецю замість трьох, і стан вуглецю має змінитися з енергетично «комфортного» до енергетично «некомфортного», щільного стану. Щоб це сталося, вуглець повинен подолати сильний енергетичний бар'єр.

[Blockquote_fact] Як саме відбувається подібна трансформація, і в який момент вуглець стає алмазом - досі наука не могла дати чіткої відповіді на це питання. [/ Blockquote_fact]

Професор обчислювальних наук Вищої технічної школи Цюріха і Університету Лугано Мішель Паррінелло і його команда, використовуючи метод комп'ютерного моделювання, успішно відтворили процес трансформації графіту в алмаз в віртуальному просторі.

Спрощення дає неправдиву картину

У минулому вчені намагалися змоделювати фазу переходу, використовуючи так званий «метод Кар-Паррінелло». За допомогою цього методу можна приблизно визначити структуру і енергетичний стан електронів в кожній позиції в йоні і, таким чином, змоделювати ситуацію з розривом і подальшим формуванням нових іонних зв'язків.

Метод 25-річної давності був розроблений в процесі спільної роботи Паррінелло з Роберто Карого. «Однак створення точної моделі процесу переходу від графіту до алмазу обійдеться занадто дорого, якщо врахувати необхідність відстежувати величезна кількість атомів», - каже Паррінелло.

Дослідники спробували спростити цей метод: вони значно скоротили використовується при моделюванні кількість атомів. Але, як стверджує Паррінелло, при подібному моделюванні вся фаза трансформації графіту виглядає таким чином, ніби відбувається миттєво, як по команді, а не поетапно.

Зовсім іншу картину вдалося отримати за допомогою нового, недавно розробленого методу моделювання. Використовуючи суперкомп'ютер Швейцарського національного суперкомп'ютерного центру, вчені вирахували десятки тисяч конфігурацій атомів з плавно переходить енергетичним станом.

Це означає, що конфігурації атомів мають широкий спектр можливих енергетичних станів. Після того як вчені інтерпольованого їх енергетичний стан і використовували отримані дані як базис для моделювання, стало очевидно, що спочатку формується діамантове «насіннячко», яке потім, під впливом високого тиску, поступово змінює свою гексагональную графитную структуру до кубічної.

[Blockquote_note] Моделювання фази трансформації за допомогою новітнього методу дозволило зробити ще одне відкриття: структурні дефекти в кристалічній решітці графіту зменшують кількість бар'єрів, які необхідно подолати для освіти алмазного «насіння». [/ Blockquote_note] .. Тому структурні дефекти можуть збільшити швидкість протікання процесу перетворення.

[Blockquote] Цей метод може бути використаний скрізь, де є необхідність візуалізувати фазові переходи [/ blockquote] - підкреслює Паррінелло.


Новости

Как создать фото из видео
Кризис заставляет искать дополнительные источники дохода. Одним из таких источников может стать торговля на валютном рынке Форекс. Но чтобы не потерять свои деньги необходимо работать с надежным брокером.

Как оформить группу в вконтакте видео
Дано хотел свой магазин в вк, но не знал с чего начать его делать. Так как хотелось не банальный магазин с кучей ссылок и фото, а красиво оформленный. С меню, с аватаркой. После просмотра видео создал

Как оформить диск малыш от рождения до года из фото и видео
Оформить диск "Малыш от рождения до года" из фото и видео можно совершенно разными способами! Кто-то для достижения данной цели идет на шоу-таланты, кто-то пользуется услугами профессионалов, а кто-то

Как создать видео без программ
Реклама - это один из видов деятельности, который помогает людям продвигать свои товары или услуги. Одним из таких видов рекламы является - раздача листовок или более современное название "флаеров". Раздача

Финансовые новости мира
Вернуться в раздел Профессия экономист Экономисты востребованы в компаниях, где требуется контролировать расходы, правильно рассчитывать средства, где необходим постоянный анализ экономической деятельности

Транспортное средство закон
Пункт 1.5. ПДД гласит: «Участники дорожного движения должны действовать таким образом, чтобы не создавать опасности для движения и не причинять вреда», а в пункте 1.2. указано: «Участник дорожного движения»

Квест кімната дніпро
Законопроект о запрете посещения квестов детьми младше 14 лет прокомментировал один из самых популярных в России квест-агрегаторов. Поправки в городской закон о мерах по предупреждению причинения вреда

Труба в изоляции Valsir Pexal
На сегодняшний день имеется масса самых разных отделочных материалов, которые можно использовать, как внутри, так и снаружи помещения в качестве декоративного элемента, однако большинство из них имеет

Роллы
От того, как и чем мы питаемся зависит очень многое. Это и самочувствие и внешность и общее состояние здоровья. Несмотря на широкое предложение, вопросы правильного и вкусного питания стоят очень остро.

Дешевая доставка суши
Суши можно не только запивать, но и заедать: хорошо с суши сочетаются тэмпура (обжаренные в специальном кляре ломтики овощей, грибы или морепродукты), а также мисо-суп (суп, заправленный бобовой пастой).