Используя сверхвысокое давление, исследователи получили материал, способный запасать большие количества энергии в малом объеме.
Редакция ПМ

a — полупрозрачный образец при давлении 3 ГПа (такой окрас характерен для всех фаз «выдавливания» при давлении ниже 40 ГПа); b — желтоватый окрас образца при давлении 47 ГПа; c — красноватый окрас при давлении 53 ГПа; d — при давлении 74 ГПа материал приобретает черный цвет
Кристаллические структуры и концентрация электронов на различных фазах формирования материала. Цветовая шкала от красного к синему соответствует плотности заряда от максимума (высокая концентрация электронов) к минимуму (низкая концентрация электронов). Искаженный шестиугольник кристаллической структуры показан красным.

Ведущий автор работы, профессор Университета штата Вашингтон (WSU) Чонг-Шик Ю (Choong-Shik Yoo), утверждает, что новый материал способен хранить энергию в наиболее «концентрированной» форме (не считая ядерной энергии), чем какое-либо из полученных до сих пор веществ. Результаты проведенного исследования опубликованы в журнале Nature Chemistry.

Исследование относится к разряду фундаментальных. По словам Ю, оно демонстрирует возможность перевода механической энергии в химическую энергию материала с сильными химическими связями. Однако в будущем полученные знания могут послужить основой технологий энергетических элементов, супер-окислителей для удаления органических и неорганических загрязнений и высокотемпературных сверхпроводников.

При создании материала использовался алмазный пресс — небольшое устройство, способное создавать сверхвысокое давление в ограниченном пространстве. Воздействию подвергся образец дифторида ксенона (XeF2) — белый кристаллический материал, который используется для травления кремния при создании микроэлектромеханических систем (МЭМС).

При нормальном давлении молекулы дифторида ксенона находятся относительно далеко друг от друга. Но когда исследователи увеличили давление внутри небольшой камеры, куда был помещен образец, материал превратился в полупроводник с графитоподобной структурой. В конечном итоге давление было увеличено до более чем миллиона атмосфер, что сравнимо с давлением на полпути к центру Земли. Процесс «выдавливания» («squeezing»), как его называет Ю, заставил молекулы сформировать плотно упакованные трехмерные «сетевые структуры» («network structures»). При этом большое количество механической энергии сжатия перешло в химическую энергию молекулярных связей.

По пресс-релизу WSU

Понравилась статья?
Самые интересные новости из мира науки: свежие открытия, фотографии и невероятные факты у вас на почте.
Спасибо.
Мы отправили на ваш email письмо с подтверждением.