热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

首次在太帕斯卡范围内进行由激光束加热的材料合成的研究

2022-05-12 11:42     来源:《自然》     X射线

儒勒·凡尔纳甚至做梦也想不到:拜罗伊特大学的一个研究小组与国际合作伙伴一起,将高压和高温研究的界限推向了宇宙维度。他们第一次成功地在超过 1 太帕(1,000 吉帕)的压缩压力下生成并同时分析材料。例如,在天王星的中心,这种极高的压力盛行;它们比地球中心的压力高出三倍以上。在《自然》杂志上,研究人员展示了他们为新型材料的合成和结构分析而开发的方法。

理论模型预测极端压力-温度条件下材料的非常不寻常的结构和特性。但到目前为止,这些预测无法在超过 200 吉帕的压缩压力下的实验中得到验证。一方面,将材料样品暴露在如此极端的压力下需要复杂的技术要求,另一方面,缺乏同时进行结构分析的复杂方法。因此,发表在《自然》杂志上的实验为高压晶体学开辟了全新的维度:现在可以在实验室中创建和研究材料——如果有的话——只有在浩瀚宇宙中的极高压力下才能存在。

“我们开发的方法使我们首次能够在太帕斯卡范围内合成新的材料结构并就地分析它们——也就是说:在实验仍在进行的同时。通过这种方式,我们可以了解以前未知的晶体状态、性质和结构,并且可以大大加深我们对一般物质的理解。可以为探索类地行星和合成用于创新技术的功能材料获得宝贵的见解,”该出版物的第一作者、拜罗伊特大学巴伐利亚地球研究所 (BGI) 的 Leonid Dubrovinsky 教授解释说。

在他们的新研究中,研究人员展示了他们如何使用现在发现的方法原位生成和可视化新型铼化合物。所讨论的化合物是一种新型氮化铼(Re₇N₃)和一种铼-氮合金。这些材料是在极端压力下在由激光束加热的两级金刚石砧座中合成的。同步加速器单晶 X 射线衍射实现了完整的化学和结构表征。“两年半前,当我们在拜罗伊特生产出一种基于铼和氮的超硬金属导体,甚至可以承受极高的压力时,我们感到非常惊讶。如果我们将来在太帕斯卡范围内应用高压晶体学,我们可能会在这个方向上做出进一步的惊人发现。

与巴伐利亚地球研究所 (BGI) 和拜罗伊特大学晶体学实验室一起,许多其他研究合作伙伴参与了《自然》杂志上发表的研究工作:科隆大学、林雪平大学、德国汉堡电子同步加速器 DESY 、格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置和芝加哥大学的先进辐射源中心。



推荐阅读

用CO2生产燃料?揭开土壤微生物酶比植物酶固碳快20倍的奥秘 有望加速人工光合作用的应用

SLAC的斯坦福同步辐射光源(SSRL)进行的进一步X射线研究显示,当酶附着在其底物上时它的结构是如何发生变化的。 2022-05-13

全球最强大的X射线激光器即将投用,每秒发射100万次脉冲

经过大规模检修、确保配置稳定之后,世界上最强大的X射线激光器——LCLS-II近日宣布即将投入使用。作为斯坦福大学直线加速器相干光源(LCLS)的强大升级,LCLS-II利用比深空更低的温度将电子加速到接近光速,每秒发射100万次X射线。 2022-05-13

X射线下的新型“绿色”肥料高效生产技术

Etter 的光束线是世界上少数几个可以使用同步加速器的 X 射线常规执行和分析机械化学的光束线之一。Etter 花费数年时间开发光束线,并与用户合作微调分析和优化机械化学反应的方法。结果是一个实验装置,已用于研究对材料科学、工业催化和绿色化学很重要的多种类型的反应。 2022-05-12

中科院上海高等研究院软X射线自由电子激光攻关青年团队

2016年,团队承担了“十二五”国家重大科技基础设施——X射线自由电子激光试验装置,及上海张江综合性国家科学中心首批启动的重大科技基础设施——上海软X射线自由电子激光用户装置的研制任务。 2022-05-10

使用X射线找出真正导致锂离子电池衰减的原因

为了进一步探索这个想法,科学家们使用 X 射线断层扫描来重建阴极在经历 10 或 50 个充电周期后的 3D 图像。他们将这些 3D 图片切割成一系列 2D 切片,并使用计算机视觉方法来识别粒子。 2022-05-06

阅读排行榜