热门供应搜索:

所有新闻

你现在所在的位置:首页 > 资讯 > 所有新闻

石墨如何变成金刚石

日期:2018/12/7
来源:环球科学

  

 

  当携带石墨的陨石撞上地球时,撞击产生的高温高压能把石墨转变成稀有且极端坚硬的金刚石。长久以来,科学界一直对这种转变在原子层面是如何发生的存有争议。现在,科学家通过模拟并实时观测撞击的瞬间,解开了其中的一些谜题。

  在美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)修建的首个此类撞击实验室中,华盛顿州立大学(Washington State University)物理学家约根德拉·古普塔(Yogendra Gupta)和同事以5.1千米/秒的速度将填充了氟化锂的子弹射向一个石墨圆盘,通过这种方式来模拟陨石撞击,并且使用超亮X射线以每秒1500亿帧的频率“拍摄”该过程。

  “提到陨石撞击形成金刚石时,人们总是会问,转变是在哪个阶段发生的,是仅在压缩阶段,还是在压缩和撞击后应力释放这两个阶段都有,”古普塔说,“我们的实验非常清楚地表明,这一转变发生在压缩阶段”。具体来说,在50万倍大气压下,石墨在几十亿分之一秒内就会形成这种稀有的六方金刚石(hexagonal diamond,因晶体结构而得名)。新发现表明,形成金刚石所需的撞击强度或许并没有科学家之前认为的那么大。

  古普塔称,早前的研究表明,六方金刚石需要在近200万倍大气压下才能形成,不过这一数字“存在很大争议”。还有一些研究表明,在较低压力下石墨的结构就会开始变化,不过这些实验中的X射线测试表明,较低压力下形成的金刚石是多种不同结构的混合物,因此,一直来以,“没人确切知道转变过程何时开始”,古普塔解释道。早前的研究大多是在压力逐渐升高的条件下研究原子转变的。与之相反,古普塔和同事的实验表明,突然的撞击可以直接形成六方金刚石,且形成的金刚石的内部结构完全由撞击方向决定。该研究已于2017年10月发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。

  劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)的物理学家洛林·贝内迪克特(Lorin Benedict,未参与此项研究)认为,“该研究最令人兴奋之处在于,研究者确定了一种晶型转变成另一种时,发生撞击的原子的准确位置。”

  用这种方法得到的金刚石在压力下降后仍能保持其结构,不过古普塔想知道,当压力完全消失后,金刚石是否仍会保持稳定。这样的实验或许能产生制备工业用金刚石的全新方法。

  撰文:Rachel Berkowitz

关键字:石墨 金刚石
[责任编辑:joan]
累计点击: 169 人次

热点推荐

[热点聚焦]经济日报:制造业扩张仍延... 尽管制造业供需增长有所回落,但扩...[详细]
[热点聚焦]商务部对中美取消加征关税...截至目前,中美双方均表示就90天内...[详细]
[相关行业]工信部新审批合格光伏企业...12月5日,工业和信息化部公告了第...[详细]
[相关行业]石墨烯成医学检测工具石墨烯是一种很神奇的材料,具有优异...[详细]
[相关行业]质检不合规 日产召回11...日本日产汽车公司7日说,将召回大约...[详细]
[热点聚焦]研究显示欧美国家工业机器... 据韩国媒体报道,韩国工业机器人普...[详细]
中研优势推广方式参展经历网站首页关于我们联系我们成长历程网站留言广告服务友情链接网刊订阅