Обнаружен механизм формирования альтернативной формы алмазов
Ученые из России выяснили физические причины, по которым при сжатии графита образуется не классический алмаз с кубической решеткой, а лонсдейлит, альтернативная форма углерода. Это открытие позволит более точно контролировать синтез сверхтвердых материалов, сообщает пресс-служба "Сколтеха". Об этом сообщает ТАСС.
Исследователи обнаружили, что лонсдейлит лучше адаптируется к графитовому окружению. Энергетический барьер для его зародыша вдвое ниже, а критическое число атомов меньше в два-три раза по сравнению с кубическим алмазом. Таким образом, на начальном этапе природе выгоднее создать зародыш лонсдейлита, хотя в итоге предпочтителен кубический алмаз, пояснил профессор "Сколтеха" Павел Сорокин.
После открытия лонсдейлита, формы алмаза с шестиугольной решеткой, материаловеды столкнулись с парадоксом: эта форма образуется при сжатии графита, несмотря на теоретически более высокие энергетические затраты. Ученым удалось выяснить причины этого явления, проведя серию расчетов с использованием системы машинного обучения, способной моделировать атомные взаимодействия на квантовом уровне.
Ранее подобные расчеты требовали значительных вычислительных ресурсов, но новые системы ИИ, обученные на предыдущих данных, значительно упростили процесс. Исследователи из НИТУ МИСИС и "Сколтеха" просчитали процесс образования алмазов при давлениях от 177 до 218 тысяч атмосфер, анализируя поведение около 700 тысяч атомов.
Эти расчеты показали, что деформации в структуре графита по-разному влияют на рост зародышей кубических и шестиугольных алмазов, что приводит к снижению энергетического барьера для последних. Влияние деформаций уменьшается с увеличением числа атомов в алмазе, что часто приводит к спонтанному превращению шестиугольных алмазов в обычные при достижении определенных размеров, заключили исследователи.
