Международная исследовательская группа ученых опубликовала грандиозное открытие: им удалось получить и исследовать жидкий углерод.
Углерод играет центральную роль в биологии и органической химии, однако мы привыкли видеть его лишь в твердом или газообразном состояниях. Информация о жидком углероде крайне ограничена, поскольку при нормальном давлении углерод не плавится, а сразу переходит в газообразное состояние. Получить углерод в жидком состоянии в лабораторных условиях практически невозможно: нужны колоссальное давление не менее нескольких мегапаскалей и высокая температура порядка 4500 градусов Цельсия. В природе эти условия присутствуют в недрах больших планет, таких как ледяные гиганты нашей Солнечной системы, Уран и Нептун, в которых жидкий углерод может вносить свой вклад в необычные магнитные поля этих планет
Тем не менее, с использованием лазерных технологий, эти условия можно воссоздать на короткое время и провести необходимые измерения.
Для экспериментов были выбраны два мощных лазера: XFEL и DIPOLE100-X. Лазер DiPOLE 100-X был использован для нагнетания ударных волн в образцы аморфного углерода, которые генерируют состояния высокого давления с одновременным нагревом и разжижают материал в течение наносекунд. Яркие рентгеновские импульсы, подаваемые XFEL (с энергией фотонов 18 кэВ), использовались для проведения рентгеновской дифракции для мониторинга микроскопической структуры. Атомы углерода рассеивают рентгеновский свет — подобно тому, как свет преломляется решеткой. Дифракционная картина позволяет делать выводы о текущем расположении атомов в жидком углероде.
Полученные данные подтверждают существующие представления жидкого состояния одного из самых распространенных элементов во Вселенной и могут быть проверены на моделях плавильной линии. Успешное проведение эксперимента открывает возможности для изучения структуры жидкостей, состоящих из легких элементов, в условиях экстремального давления и температуры.