2019-02-18
Фиксация темной материи - теория и практика
Подробнее

2019-02-17
НАСА купит места Союзах, снимает песчаные реки Марса и звезды, ищет недостающую материю
Подробнее

2019-02-17
Роскосмос: Открытие спутника «Ломоносов», инфраструктура для «Енисея» «Хаябуса-2», Юпитер в объективе «Юноны»
Подробнее

2019-02-16
Нейросеть создаёт фото несуществующих людей
Подробнее

2019-02-15
Психология в замкнутом пространстве в виртуальном полете на Луну
Подробнее

2019-02-12
Материалы наиболее эффективные для преобразования тепла
Подробнее

2019-02-11
Осцилляторную нейронную сеть научили распознавать образы
Подробнее

2019-02-08
международная экспедиция в пещерную систему Мчишта-Акшаша (Абхазия)
Подробнее

2019-01-29
Большие возможности мини-мозгов из стволовых клеток
Подробнее

2019-01-24
В межзвёздной среде обнаружили предшественника аденина
Подробнее

2018-11-11 (№ 183)
Новая форма кристаллического азота и экзопланеты
КИТАЙ, ФРАНЦИЯ, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ, США, 10 ноября РИА Новости, НАУКА и ЖИЗНЬ, портал НАУКА РФ. Так как в новостях из разных источниках страны - участники исследования либо указаны неверно, либо не указаны вообще, то начнем с перечня авторов работ.

1. Центр науки в экстремальных условиях и школа физики и астрономии, Эдинбургский Университет, Эдинбург, Великобритания, Робин Тернбулл, Мигель Мартинес-Каналес, Мунго Фрост & Miriam Marques

2. Европейский Центр Синхротронного Излучения, Гренобль, Франция, Майкл Ханфланд

3. Центр для высоких научных исследований & технологии давления, Шанхая, Китая,

4. Джек Биннс & Ross T. Howie Национальная Ускорительная Лаборатория SLAC, Менло-Парк, Калифорния, США Мунго Фрост

5. Ключевая Лаборатория физики материалов, Институт физики твердого тела, Китайская Академия Наук, Хэфэй, Китай Евгений Грегорианц.



Теперь как выглядит эта новость в разных интерпритациях (их больше, выбраны те, которые на портале давно не появлялись список авторов работ из оригинала статьи )



РИА Новости. Сжатие азота до сверхвысоких давлений превращает его в твердый кристаллический материал с уникальными свойствами, имеющий крайне сложную структуру. Первые атомные фотографии "твердого азота" были опубликованы в журнале Nature Communications.





"Мы надеемся, что наши опыты привлекут внимание других ученых, которые тоже начнут изучать то, почему относительно простые химические элементы могут формировать столь сложные структуры. Раскрытие этой тайны, в свою очередь, проложит дорогу для поисков еще более интересных кристаллов", — рассказывает Робин Тёрнбуль (Robin Turnbull) из Эдинбургского университета (Шотландия).

Лед и пламя

Почти все элементы и химические соединения, существующие во Вселенной, могут принимать четыре разных агрегатных формы материи – превращаться в твердое тело, жидкость, газ и плазму. Эти превращения, так называемые фазовые переходы, уже много столетий изучаются физиками, и пока ученые не могут уверенно сказать, что они полностью понимают все подобные процессы.

Многие твердые вещества, как достаточно давно знают ученые, могут радикально менять свою структуру и манеру распределения атомов по их толще при изменении давления. Подобные сдвиги в устройстве кристаллической решетки заметно меняют их плотность и многие другие физические свойства, на чем, к примеру, базируется работа "запала" плутониевых ядерных бомб.

Тёрнбуль и его коллеги раскрыли тайны одной из подобных форм замороженного азота, проводя опыты на ускорителе частиц ESRF, который был совместно построен Россией и странами ЕС во французском Гренобле.

Эта разновидность азота, как и несколько других "твердых сортов" этого газа, были экспериментально открыты еще в 2002 году группой американских физиков под руководством Евгения Григорянца и Александра Гончарова, работавших в то время в Институте науки Карнеги в Вашингтоне.

Как они тогда обнаружили, сжатие азота до давления, превышающего атмосферное примерно в 500 тысяч раз, а также нагрев его до температуры в 500-700 градусов Цельсия, превращает этот газ в необычное кристаллическое вещество желтого цвета, получившее имя йота-азот.

Невозможный кристалл

У него, как показали дальнейшие опыты российских и американских физиков, был целый ряд необычных свойств. К примеру, этот "твердый азот" был стабильным в очень широком диапазоне температур и давлений, заметно меньших или больших чем те, которые необходимы для его создания. Почему это так, ученые не знали, так как у них не было возможности изучить структуру йота-азота из-за его сверхвысокой плотности.

Тёрнбуль и его коллеги, в том числе сам Григорянц, заполнили этот пробел, установив алмазную наковальню, способную сжимать азот до нужных давлений, на пути пучка рентгеновских лучей, вырабатываемых ESRF. "Просвечивая" азот во время сжатия, ученые смогли увидеть, как его молекулы становятся частью кристалла йота-азота, и выяснить, из каких "стройблоков" он состоит.

Оказалось, что эта твердая форма азота имела неожиданно сложную структуру – его "стройблок" состоит из 48 молекул азота, организованных в пространстве в виде сложного набора линий и особых кольцеобразных узоров. Как отмечают ученые, ни одно другое простое вещество, чьи молекулы состоят из двух атомов, не имеет столь больших и густо "населенных" кристаллов.

Это открытие, по словам Тёрнбуля, особенно интересно по той причине, что раньше ученые считали, что большое разнообразие форм урана, плутония и других металлов было связано с тем, как их электроны могли "перепрыгивать" с одного типа орбиталей на другие.

В молекулах азота все орбитали заняты, из-за чего подобные переходы в них в принципе не могут происходить. Тем не менее, йота-азот существует, что заставляет ученых задуматься о том, что заставляет молекулы и атомы в кристаллах выстраиваться в разные фигуры и как этим процессом можно управлять.





НАУКА И ЖИЗНЬ.

Твёрдый азот не так прост, как кажется

У одной из форм твёрдого азота обнаружили необычно сложную кристаллическую структуру. С жидким азотом связано множество эффектных представлений – в нём замораживают цветы, его выливают в воду, можно даже без особых последствий опустить в жидкий азот палец. Но все эти криошоу – развлечения на потеху публике, настоящие же исследователи ставят опыты с твёрдым азотом. Несмотря на то, что впервые твёрдый азот был получен ещё в далёком 1884 году, он до сих пор продолжает привлекать пристальный научный интерес. Можно ли найти эту не совсем обычную форму азота, где-то, кроме как в лабораториях? Да, но для этого придётся покинуть пределы нашей планеты и отправиться, скажем, к Плутону. На этой уже бывшей планете существует равнина Спутника, покрытая замёрзшим азотом – её можно посмотреть на удивительных фотографиях, сделанных зондом «Новые Горизонты».



Но вернёмся к твёрдому азоту – чем же он так интересен сейчас, если его открыли уже больше столетия назад? Дело в том, что за названием «твёрдый азот» скрывается множество структур, которые стабильны при разных температурах и разных давлениях. Например, если сжать азот под очень большим давлением, скажем, в миллион раз больше атмосферного, то он будет оставаться твёрдым даже при высоких температурах, вплоть до 1000 °C и даже выше. Создать такие условия в лаборатории можно с помощью специального устройства – ячейки с алмазными наковальнями. Поместив вещество в такую ячейку и создав там экстремальные условия, можно изучить его структуру, например с помощью таких методов, как рентгеноструктурный анализ. Для твёрдого азота на сегодняшний день известно 15 различных форм: часть из них довольно хорошо изучена, но о некоторых до сих пор мало информации. Одна из таких малоизученных форм твёрдого азота носит название ?-N?. Вот именно на ней международная группа исследователей и сосредоточила своё пристальное внимание. Для того чтобы получить азот ?-N?, они поместили «обычный» твёрдый азот в ячейку с алмазными наковальнями и создали в ней условия с температурой 477 °C и 65 ГПа, после чего провели серию экспериментов с целью изучить строение получившегося вещества.



Оказалось, что азот L-N2 имеет очень необычную структуру: его кристаллическая ячейка состоит из 48 молекул азота, сложным образом ориентированных друг относительно друга. Обычно простые вещества вроде двухатомных молекул лёгких элементов имеют довольно простую кристаллическую структуру, например, молекулы могут располагаться в вершинах куба или параллелепипеда и их количество в пересчёте на ячейку не так велико. Даже для других известных форм твёрдого азота это количество не превышало 24 молекулы. Здесь же почти полсотни молекул!

Это необычное открытие говорит о том, что при экстремальных условиях, стабильными могут оказаться неожиданно сложные структуры, которые практически невозможно предсказать заранее, тем более без эксперимента. Что же касается экстремальных давлений, то кроме алмазных ячеек они вполне могут существовать в недрах экзопланет, богатых азотом.

По материалам Nature Communications Автор: Максим Абаев





Источник