Чтобы получить экзотические формы углерода, ученые сжали алмаз с рекордной силой, однако он сохранил свою структуру даже при максимальном давлении, которое удалось достичь. Углерод — едва ли не самый «многоликий» из элементов. В зависимости от условий он может представать в виде графена, графита, а при очень высоком давлении и температуре образует сверхтвердый алмаз. Считается, что алмазные структуры появляются не только в недрах Земли, но и на других планетах, а по мере роста давления могут переходить в другие, экзотические формы углерода.

Чтобы исследовать эти необычные структуры, американские ученые создали нужные условия в лаборатории. Эми Лазицки (Amy Lazicki) и ее коллеги из Ливерморской национальной лаборатории и Вашингтонского университета сжали образцы алмаза с давлением до 2 ТПа (20 миллионов атмосфер) — вдвое сильнее предыдущего рекорда, достигнутого в лаборатории, и в пять раз сильнее, чем в ядре Земли.

«Это самое большое давление, при котором удалось измерить свойства кристаллической решетки, — говорит один из ученых, — определив ключевые параметры прочности, плавления и химических связей для углерода».

Микроскопические образцы сдавливали мощными лазерными импульсами, параллельно делая снимки дифракции рентгеновских лучей на этих структурах, с наносекундным разрешением по времени. Результаты работы представлены в статье, опубликованной в журнале Nature.

К большому удивлению ученых, «пределов устойчивости» алмаза, за которыми он должен перейти в другие необычные структуры, достичь не удалось. Кристаллическая решетка оставалась стабильной и при новом рекордном давлении.

«Эта фаза углерода оказалась самой стойкой структурой из всех известных», — говорит Райан Ригг (Ryan Rygg), еще один автор работы.

По словам Ригга, полученные данные меняют наши представления о поведении углерода в недрах планет, где происходит оседание алмазов: «Теперь мы думаем, что алмазные структуры сохраняются в куда большем диапазоне, чем считалось».

Если новые экзотические формы углерода действительно образуются, они требуют весьма жестких условий, встречающихся далеко не везде. С другой стороны, это повышает шансы на существование гипотетических планет, состоящих из алмаза почти целиком.