Hogyan juthat el a gyémánt a grafit
mesterséges gyémánt termelés növelése érdekében számos nehéz körülmények között. Nemrégiben a számítógépes szimuláció segítségével a tudósok képesek voltak, hogy újra minden részletét az átalakulási folyamat a grafit a gyémánt.
Képaláírás kép: A legújabb tudományos módszer, a tudósok először pontosan reprodukálni az átalakulási folyamat grafit be gyémánt.
Az átmenet több szintből áll, kezdve a formáció egy gyémánt „mag” belül a grafit, hogy a teljes átalakulás egy igazi gyémánt nagy nyomás alatt.
E két faj természetes úton keletkezett elemi szén (sötétszürke és a ragyogó gyémánt grafit) sokkal nagyobb a különbség, mint az egyes őket, és gyakorlatilag bármilyen más anyag.
Az alapvető különbség az erőssége a gyémánt és a grafit elsősorban az lenne a kristályszerkezet - abban az esetben, a köbös és hexagonális gyémánt grafit.
Ez a különbség teszi a gyémánt és tartós az összes ismert anyagok, szemben a viszonylag puha grafit. Ez köszönhető a nagy szilárdságú gyémántok a kereslet nem csak a drágakő - azokat az iparban csiszoló és vágó nagyon kemény anyagok.
Ez az első alkalom, hogy egy gyémánt grafit mesterségesen kezelt 60 évvel ezelőtt. De ahhoz, hogy a termelés ipari méretekben nem éri el. Az a tény, hogy a szükséges feltételek a termelés nagy nyomáson és magas hőmérsékleten, ez a folyamat nagyon hosszú, és megköveteli a nagy energiabevitel. Ez tartalmaz egy kényszerű változás a szén szerkezetének, változó helyét az elektronokat.
négy kötés a szénatomok kell kialakítva három helyett, és az a szénatom állapotban kell változtatni, energetikailag „kényelmes” energia-ig, „kényelmetlen” sűrű állapotban. Ahhoz, hogy ez megtörténjen, a szén-dioxid kell leküzdeni az erős energia gátat.
Hogy pontosan ez az átalakulás végbemegy, és mi pont a szén-dioxid válik gyémánt - még a tudomány nem tudott egyértelmű választ adni erre a kérdésre.
A számítástechnika professzora a zürichi Technische Hochschule és a University of Lugano Michele Parrinello és csapata, számítógépes szimulációs módszert sikeresen újra az átalakulási folyamat grafit be gyémánt a virtuális térben.
Egyszerűsítése ad hamis képet
A múltban, a tudósok megpróbálták szimulálni átmeneti fázisban az úgynevezett „Car-Parrinello módszer.” Ezzel a módszerrel lehetőség van nagyjából meghatározza a szerkezet és az energia állapotát elektronok minden pozícióban az ion, és így, hogy szimulálja a helyzetet törés és az azt követő kialakulását az új ionos kötésekkel.
25 éves módszert dolgoztunk együttműködve Roberto Parrinello Kar. „Ugyanakkor, a teremtés pontos modelljét az átmenetet a grafit gyémánt túl drága lenne, tekintettel arra, hogy nyomon követhesse a hatalmas számú atomot”, - mondja Parrinello.
A kutatók megpróbálták, hogy egyszerűsítse ezt a módszert: ezek jelentősen csökkentették az összeget modellezéshez használt atomok. De szerint Parrinello, ilyen modellezésével az egész fázis az átalakulás grafit a következő, ha van egy azonnali, mintha végszóra, ahelyett szakaszokban.
Egészen más képet kaphatunk egy új, a közelmúltban kifejlesztett módszer modellezés. Használata szuperszámítógép Svájci Nemzeti Szuperszámítógép Központ, tudósok kiszámították tízezer atomok konfigurációkban folyamatosan halad energia állapot.
Ez azt jelenti, hogy a konfiguráció a atomok széles spektrumú a lehetséges energia állapotok. Miután a tudósok azok interpolált energiájú állapot, és használja a kapott adatok alapján a szimuláció, nyilvánvalóvá vált, hogy a kezdetben képződött gyémánt „mag”, amelyet ezután, hatása alatt nagynyomású, fokozatosan változtatja hexagonális grafit struktúra köbös.
Modellezése fázisátalakulást a legújabb technika lehetővé tette számunkra, hogy egy másik felfedezése szerkezeti hibák a kristályrácsban grafit csökkenti a gátaknak a száma, amelyeket meg kell legyőzni a kialakulását egy gyémánt „mag”. Ezért, szerkezeti hibák ráta növelhető az átalakítási folyamat.
Ezt a módszert lehet alkalmazni, ahol szükség van, hogy megjelenítsék fázisátmenetek - hangsúlyozza Parrinello.