Физики из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса изучили структурное поведение магния (Mg) при экстремальных давлениях. Исследование, опубликованное в журнале Nature Physics, показывает, что у материала появляются принципиально новые химические и структурные свойства.
В своей работе исследователи проводили эксперименты с мощным лазером в сочетании с методами наносекундной рентгеновской дифракции. «Мы сжимали элементарный Mg, поддерживая твердое состояние до пикового давления 1,32 ТПа (в три раза больше, чем в центре Земли)», объясняют ученые. В результате физики впервые наблюдали превращение Mg в четыре новые кристаллические структуры.
Схема эксперимента. Изображение: Gorman et al., Nature Physics
Исследователи подчеркивают, что практические испытания подтвердили теоретические предсказания поведения материалов в условиях экстремальных давлений. В частности, подтвердилось образование «электридов».
Под огромным давлением валентные электроны, которые обычно свободно перемещаются по металлу магния, локализуются в пустых пространствах между атомами и, таким образом, образуют почти безмассовый отрицательно заряженный ион, объясняют ученые. В результате, в структуре вещества формируются положительно заряженные ионы магния и отрицательные частицы из электронов.
Кристаллические структуры в магнии при различных давлениях. Изображение: Gorman et al., Nature Physics
Под действием сил электрического притяжения такие структуры образуют кристаллическую решетку гораздо более плотную чем та, которую можно было бы ожидать при простом «уплотнении» атомов. Открытие поможет лучше понять физику процессов, которые протекают в недрах гигантских планет, говорят ученые.
