Vo vedeckých kruhoch sa dlho predpokladalo, že kvapalný uhlík pri bežnom tlaku neexistuje. Uhlík má totiž tendenciu sublimovať, teda prejsť priamo z pevnej fázy do plynnej. Najnovší experiment však zasiahol tento pohľad. Tím vedený univerzitou v Rostocku a Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) po prvýkrát skutočne vytvoril a sledoval kvapalný uhlík v laboratórnych podmienkach. (zdroj)
Ako sa to podarilo?
Vedci využili kombináciu extrémnych technológií: vysokovýkonný laser DiPOLE 100‑X (vyvinutý britským STFC) a ultrakrátke pulzy z rentgenového laseru European XFEL. Laser vytvoril šokové vlny, ktoré negatívne stlačili vzorku uhlíka do extrémne vysokého tlaku a teploty približne 4 500 °C. Pod tlakom niekoľkých miliónov atmosfér sa uhlík najprv roztavil a následne v priebehu niekoľkých nanosekúnd ostal v kvapalnej forme. V tejto krátkej chvíli sa ho podarilo preskúmať rentgenovým lúčom XFEL a zachytiť štruktúru jeho atómov.
Čo sa zistilo?
Ukázalo sa, že kvapalný uhlík má priestorovo prepojenú štruktúru, v ktorej sa každý atóm obklopuje štyrmi najbližšími susedmi – obdobne ako v diamantovej forme uhlíka . Navyše prísne meranie rozpúšťacieho bodu umožnilo vedcom zúžiť rozpätie teórií, ktoré bolo vo vedeckých predpovediach odlišné.
Prečo je to významné?
Pre hlbokovedné vedy a geofyzik táto experimentálna udalosť pomáha lepšie porozumieť vnútru planét ako Urán alebo Neptún. U nich totiž kvapalný uhlík môže prirodzene existovať. Napríklad Pre energetiku a jadrovú fúziu, kvapalný uhlík s tak vysokou teplotou topenia môže slúžiť ako súčasť moderátora alebo chladiaceho média v extrémnych fúznych zariadeniach. Pre materiálovú vedu ide o prvé priame experimentálne pozorovanie kvapalného uhlíka, ktoré potvrdzuje predtým iba teoretické simulácie.
Vedci plánujú optimalizovať tieto extrémne experimenty. V budúcnosti bude možné podobné stavové zmeny skúšať rýchlejšie a efektívnejšie. Navyše vzniká možnosť tvorby a výskumu úplne nových materiálov alebo rôznych exotických stavov uhlíka, čo môže viesť k ďalším technologickým prelomom.
