科學家開發(fa)出可捕(bu)獲物質(zhi)高壓態的納米“金剛石膠囊”

據8月17日Nature期刊發表內容，北京高(gao)壓科學研究(jiu)(jiu)中心(xin)研究(jiu)(jiu)員曾橋石帶領的(de)國際研究(jiu)(jiu)團隊合(he)成(cheng)了一種由金剛(gang)石構成(cheng)的(de)納米(mi)膠囊(nang)，能(neng)夠把物質的(de)高(gao)壓狀態永(yong)久封存其中。

技術進步通常取決(jue)于開(kai)發具有所需性(xing)能的優質(zhi)材料(liao)，高(gao)壓可以極(ji)大(da)地(di)改(gai)變或調整所有材料(liao)的特(te)性(xing)，從而為發現具有極(ji)其有利(li)特(te)性(xing)的新(xin)材料(liao)提供沃土，但是樣品保留在龐(pang)大(da)的壓力容器(qi)中，限制(zhi)了科學研(yan)究和潛在應用。很(hen)少數的例子如，碳(tan)在高(gao)壓下轉化為金剛石，常壓下依(yi)然能夠保持為金剛石。

科研團(tuan)隊(dui)將玻璃碳（一種多(duo)孔碳的無(wu)定(ding)形(xing)形(xing)式）與氬(ya)(ya)氣一起壓(ya)縮至50吉帕斯卡(ka)（約(yue)500000倍大氣壓(ya)），并將樣品(pin)加(jia)熱至3320華氏度(du)。玻璃碳在普通條(tiao)件下最初(chu)是(shi)氣密的，在高壓(ya)下像海(hai)綿一樣吸收氬(ya)(ya)氣。高壓(ya)和高溫條(tiao)件的應用將碳轉化為(wei)金剛石，并將高壓(ya)固體(ti)氬(ya)(ya)保持(chi)在其孔隙(xi)(xi)中。普通環境(jing)下提取樣品(pin)的行為(wei)類(lei)似于具有許(xu)多(duo)孤立孔隙(xi)(xi)的納(na)米晶金剛石復合材料，而這些(xie)孔隙(xi)(xi)正是(shi)充(chong)滿氬(ya)(ya)氣的微小(xiao)金剛石膠囊。

這(zhe)些鉆石膠囊在氬(ya)氣(qi)中(zhong)維(wei)持(chi)(chi)的(de)(de)(de)(de)(de)殘余壓(ya)(ya)力(li)達到(dao)22吉帕斯(si)卡——這(zhe)大約是(shi)馬里亞納海溝底部壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)220倍。而(er)加壓(ya)(ya)氬(ya)氣(qi)樣(yang)品用(yong)只有(you)納米厚(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)金剛石鞘密(mi)封，使(shi)其非凡的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)可用(yong)于(yu)需要近真(zhen)(zhen)空環(huan)境的(de)(de)(de)(de)(de)高級分(fen)析探針(zhen)，例(li)(li)如(ru)電(dian)子顯微(wei)鏡。“使(shi)用(yong)幾個(ge)額外的(de)(de)(de)(de)(de)診(zhen)斷探針(zhen)來獲(huo)得一(yi)(yi)致的(de)(de)(de)(de)(de)結果是(shi)現代物質研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)典型特征(zheng)。然而(er)，由于(yu)壓(ya)(ya)力(li)容器(qi)壁(bi)厚(hou)(hou)，這(zhe)就是(shi)為(wei)什么(me)原(yuan)位高壓(ya)(ya)研(yan)究(jiu)一(yi)(yi)直(zhi)需要高穿透性探頭，例(li)(li)如(ru)硬X射(she)(she)線。不幸的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，許多需要近真(zhen)(zhen)空環(huan)境的(de)(de)(de)(de)(de)強大且多功能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)探針(zhen)，例(li)(li)如(ru)電(dian)子顯微(wei)鏡和(he)真(zhen)(zhen)空紫外到(dao)軟X射(she)(she)線光譜儀，仍(reng)然與高壓(ya)(ya)科(ke)學技術(shu)不兼容。”曾喬石博士說。“通過合成(cheng)NDC，我(wo)們(men)提供了一(yi)(yi)種(zhong)去除笨重(zhong)壓(ya)(ya)力(li)容器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)通用(yong)方(fang)(fang)法(fa)，同時保持(chi)(chi)高壓(ya)(ya)條(tiao)件和(he)樣(yang)品中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)行為(wei)。我(wo)們(men)現在可以(yi)使(shi)用(yong)幾乎所有(you)現代診(zhen)斷探針(zhen)來獲(huo)取有(you)關原(yuan)子/電(dian)子結構的(de)(de)(de)(de)(de)詳細信息，NDC內部高壓(ya)(ya)下材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)組成(cheng)和(he)粘合性質，包括基于(yu)透射(she)(she)電(dian)子顯微(wei)鏡的(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)。我(wo)們(men)對(dui)基于(yu)NDC的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)可能(neng)會令傳(chuan)統(tong)凝聚(ju)態(tai)研(yan)究(jiu)和(he)應(ying)用(yong)相(xiang)媲美的(de)(de)(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)研(yan)究(jiu)感到(dao)鼓舞。”曾橋石表示(shi)，NDC的(de)(de)(de)(de)(de)概(gai)念可以(yi)應(ying)用(yong)到(dao)包括氣(qi)體、液(ye)體、固(gu)體各種(zhong)形態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)目標材(cai)(cai)料(liao)(liao)，并且可以(yi)通過多次合成(cheng)聚(ju)集成(cheng)大塊高壓(ya)(ya)態(tai)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，方(fang)(fang)便日常生活中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)實際應(ying)用(yong)。

來源(yuan)：粉體圈

版權與免責聲明：凡注明稿(gao)件(jian)來源的內容均(jun)為轉載稿(gao)，本網轉載出于傳遞更多信息(xi)的目的如轉裁稿(gao)涉及版權問(wen)題，請作(zuo)者聯系我們（13670604259微信同號