Выявлен механизм образования альтернативной формы алмазов
Российские ученые нашли объяснение тому, почему при сжатии графита первым появляется лонсдейлит, а не привычный алмаз с кубической решеткой. Результаты работы, как передает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Сколтеха, помогут точнее управлять синтезом сверхтвердых материалов. Об этом сообщает портал Togliatti24.
Исследование показало: лонсдейлит легче приспосабливается к окружению из графита. Для его появления нужен вдвое меньший энергетический барьер, а критическое число атомов — в два-три раза ниже, чем у кубической формы. Поэтому на старте природе выгоднее сформировать зародыш лонсдейлита, хотя для кристалла лучше подходит кубический алмаз, уточнил Павел Сорокин из Сколтеха.
После открытия лонсдейлита — альтернативного алмаза с шестиугольной решеткой — перед материаловедами встал вопрос. Такая форма возникает при сжатии графита, хотя теоретически ее появление требует больше энергии. Разобраться помогли расчеты, выполненные системой машинного обучения. Она моделирует, как атомы взаимодействуют на квантовом уровне; раньше для подобных вычислений нужны были большие ресурсы, теперь применяют ИИ, обученный на результатах прежних расчетов.
С помощью этих алгоритмов специалисты НИТУ МИСИС и Сколтеха изучили образование алмазов при давлении 177–218 тысяч атмосфер. Удалось отследить поведение примерно 700 тысяч атомов. Это позволило учесть деформации графитовой структуры вокруг растущего зародыша.
Расчеты выявили: деформации по-разному сказываются на формировании зародышей двух типов — кубического и шестиугольного. Из-за этого барьер для появления шестиугольной формы оказывается вдвое ниже. Правда, с ростом числа атомов влияние деформаций слабеет. В большинстве случаев, достигнув определенных размеров, шестиугольные алмазы становятся обычными, заключили авторы.
