Тонкие алмазные «капсулы» удерживают газ под давлением 22 гигапаскаля

Физики разработали технологию консервации высокобарических состояний материалов внутри алмазных кристаллов.

Группа исследователей из Центра передовых исследований науки и технологий высокого давления (HPSTAR) и Стэнфордского университета создала технологию компактного хранения материалов под высоким давлением. Ученые поместили сжатый аргон внутри капсул с наноразмерными стенками из алмаза.

Они сжали стеклоуглерод, аморфную форму пористого углерода, вместе с газообразным аргоном до 50 гПа. Это примерно в 500 тыс. раз больше нормального атмосферного давления, а затем нагрели образец до температуры свыше 1 800°С.

Стеклоуглерод, при обычных условиях газонепроницаемый, при высоких давлениях поглощает аргон, как губка. Совместное использование давления и температуры превращает углерод в алмаз. В результате твердый аргон под высоким давлением оказывается запертым и удерживается в порах прочного камня.

После охлаждения новый материал ведет себя как нанокристаллический алмазный композит. Многочисленные поры материала — это крошечные алмазные капсулы, заполненные аргоном. Исследование показало, что внутри таких капсул удерживается остаточное давление аргона 22 ГПа. При этом газ защищен только тонкой оболочкой толщиной в 1 нм.

Исследователи отмечают, что предложенный метод можно использовать не только для аргона, но и для других материалов. При этом высокобарические структуры внутри тонких алмазных капсул легко изучать при помощи различных диагностических методов. Это поможет больше узнать об атомной структуре, составе и характере связей. Кроме того, такие материалы могут пригодиться для создания компактных датчиков и физических устройств.