МОСКВА, 12 ноября. /ТАСС/. Российские ученые выяснили, почему при сжатии графита внутри его толщи сначала образуется не классический алмаз с кубической решеткой, а лонсдейлит — альтернативная форма углеродного материала. Это открытие позволит точнее управлять синтезом сверхтвердых веществ, сообщили в пресс-службе "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ). Об этом сообщает портал ТАСС.
Профессор "Сколтеха" Павел Сорокин пояснил: растущий лонсдейлит лучше приспосабливается к графитовому окружению. Энергетический барьер для образования его оптимального зародыша примерно вдвое ниже, а критическое число атомов — в два-три раза меньше, чем у кубического алмаза. На начальной стадии природе выгоднее создать зародыш лонсдейлита, хотя для кристалла предпочтителен кубический алмаз.
Проблема возникла после открытия лонсдейлита в середине прошлого века. Эта форма алмаза с шестиугольной решеткой образуется при сжатии графита первой, хотя теоретически на ее формирование нужно больше энергии. Чтобы понять причину, исследователи из "Сколтеха" и НИТУ МИСИС провели расчеты с помощью системы машинного обучения, которая просчитывает взаимодействия атомов на квантово-механическом уровне. Раньше такие расчеты требовали огромных вычислительных ресурсов, но теперь ученые создали ИИ, обученный на результатах прошлых вычислений.
Материаловеды смоделировали зарождение алмазов при сжатии графита до давления 177-218 тысяч атмосфер. Новые алгоритмы позволили отследить поведение около 700 тысяч атомов и впервые учесть деформации в структуре графита вокруг растущего "зародыша" алмаза.
Расчеты показали: деформации по-разному влияют на рост "зародышей" кубических и шестиугольных алмазов. Для последних энергетический барьер оказался вдвое ниже. Однако это влияние ослабевает с ростом числа атомов, поэтому большинство шестиугольных алмазов при достижении определенных размеров спонтанно превращаются в обычные, подытожили исследователи.