понедельник, 9 апреля 2012 г.

Твёрдый водород пытается копировать строение графена

Твёрдый водород пытается копировать строение графенаПоход за металлическим водородом начался в конце XIX века, когда химики указали на то, что элемент, находящийся над щелочными металлами в таблице Менделеева, тоже должен переходить в металлическое состояние.

В 1935 году физики Юджин Вигнер и Хиллард Белл Хантингтон предсказали, что водород перейдёт в металлическое состояние при давлении в 25 ГПа (округлённо). К сожалению, более поздние эксперименты, проведённые при этом давлении, не смогли продемонстрировать образование искомой фазы. Совсем недавно была предпринята очередная попытка получения металлического водорода — правда, при ещё большем давлении. В прошлом году Михаил Еремец и Иван Троян из Химического института Макса Планка (Германия) заявили, что им удалось получить доказательства существования металлического водорода при давлении в 260 ГПа. Однако другие учёные считают эти сведения не вполне надёжными.

Зачем нужен металлический водород? Честно говоря, понять трудно. Впрочем, некоторые верят, что изучение этого экзотического материала поможет создать высокотемпературный сверхпроводник, сохраняющий своё состояние при комнатной температуре и обеспечивающий передачу электричества без потерь. (Подобная вера, право, смешнее веры в Змея Горыныча!)

И вот Евгений Григорянц из Эдинбургского университета (Шотландия) и его коллеги сообщают об открытии новой фазы твёрдого водорода, которая, как им кажется, может стать трамплином к получению металлической фазы.

На сегодня известны три фазы твёрдого водорода, которые можно получить криогенной заморозкой газа: фаза I — близкоупакованная структура свободно вращающихся молекул; фаза II похожа на первую, но с некоторой степенью ориентационного порядка; фаза III — структура, в которой сила Н–Н-связей ослаблена настолько, что водород может рассматриваться частично атомарным, а не молекулярным. Никто ещё не бывал за пределами фазы III при более высоких давлениях. Что ж, это именно та область, на которую обратили своё внимание британцы.

Учёные подвергли образец смеси водорода и дейтерия воздействию сверхвысоких давлений, вплоть до 315 ГПа при температуре 300 К. Используя рамановскую спектроскопию, они измеряли частоты вибронных колебаний, которые определяют силу Н–Н-связей и, следовательно, описывают состояние молекул водорода. При 220 ГПа было обнаружено, что основная частота вибронных колебаний резко упала, в то время как вторичный виброн сохранял свою первоначальную частоту.

Для понимания полученных результатов группа Григорянца обратилась к теории твёрдых фаз водорода, обнародованной в 2007 году британскими физиками Крисом Пикардом и Ричардом Нидсом. Одним из предсказаний этой гипотезы было существование новой фазы, близко совпадающей по свойствам с наблюдаемым результатом: графеноподобные слои водорода в нерегулярных шестичленных циклах (которые объясняют низкую частоту вибронных колебаний) перемежаются со свободными молекулами водорода (что объясняет вторичные вибронные колебания более высокой частоты). При дальнейшем повышении давления графеноподобные слои становятся более симметричными и начинают проявлять полуметаллические свойства.

К слову, результаты, полученные в этом исследовании, приняты научным сообществом с большим пиететом. Отчёт о работе можно найти в журнале Physical Review Letters.

Подготовлено по материалам Королевского химического общества.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Ещё немного о туринской плащанице
Мистификация или чудо эта ваша туринская плащаница? Казалось бы, вопрос давно решён, ан нет, Томас де Весселов, бывший сотрудник Кембриджского университета (Великобритания), утверждает, что это ни то, ни другое. Вопреки радиоуглеродному датированию, показавшему, что саван является средневековой подделкой, и позднейшим изысканиям, в только что вышедшей книге «Знак: туринская плащаница и тайна вос...
  (читать дальше)

Начались испытания компактного дрона на водородных топливных элементах
Компания Insitu Inc. из Бингена (штат Вашингтон, США) объявила о том, что её БПЛА ScanEagle совершил первый полёт с использованием в качестве единственного источника энергии водорода, окисляемого топливными элементами. Топливные элементы на 1,5 кВт производства United Technologies были установлены на уже существовавшую платформу обычного ScanEagle буквально за три дня. Это означает, что модерниз...
  (читать дальше)

«Арт-проект» Google превратился в сверхмузей
Компания Google обновила свой «Арт-проект»: теперь там не только картины, но и скульптуры, фотографии, а ещё бразильское граффити, южноафриканская наскальная живопись и произведения австралийских аборигенов. «Арт-проект» открылся чуть больше года назад. Судите сами: начальная версия могла похвастаться экспонатами 17 музеев из девяти стран. В общей сложности — тысяча картин, большинство из которы...
  (читать дальше)

Предложен новый способ повышения эффективности удержания плазмы
Кандидат физико-математических наук Михаил Цвентух, работающий в Физическом институте имени П. Н. Лебедева (ФИАН), представил новый алгоритм расчёта устойчивости плазмы в магнитных ловушках, делающий возможной усовершенствованную конструкцию магнитной ловушки токамаков (и не только), с существенно более высокими параметрами удержания горячей плазмы. Вопрос магнитного удержания плазмы с пред...
  (читать дальше)

Летающие машины: бум или мода?
Разработчики летающих машин очевидно активизировались: Terrafugia везёт свой самолёто-автомобиль на Нью-Йоркский автосалон, а голландская PAL-V начала полёты одноимённого автомобиля-автожира. Что же это? Техническая революция или очередной этап эволюции конструкторской мысли? Transition Transition Roadable Aircraft американской компании Terrafugia представляет собой двухместный летающий автомо...
  (читать дальше)

Как жир защищает нас от диабета
Диабет второго типа связан с неспособностью жировых клеток превращать глюкозу в жир. Пока эти клетки реагируют на присутствие углеводов в крови, у диабета нет шансов. За последние десять лет учёные узнали о жировых клетках много нового: сразу несколько исследовательских групп обнаружили, что адипоциты контролируют уровень сахара и инсулина. Для этого жировым клеткам необходимо чувствовать сахар ...
  (читать дальше)

«Титаник»: идеальный шторм или закономерный итог?
Любая катастрофа с гибелью большого числа людей вызывает вопрос: что это было? Ужасный конец прекрасно задуманного и построенного, но слегка невезучего проекта — или ужасы без конца, такие как неправильное планирование с самого начала и отвратительное исполнение до финала? «Титаник» не стал исключением. По мере приближения столетней годовщины со дня трагедии (15 апреля 1912 года) появляются всё но...
  (читать дальше)

Пчёлы используют прополис, чтобы отбиться от грибка
В случае патогенной грибковой инфекции пчёлы резко увеличивают производство прополиса, который помогает им справиться с болезнью. Некоторые пчеловоды предпочитают не иметь дела с пчёлами, производящими большие количества прополиса. Это клейкообразное вещество, которое насекомые делают из растительных смол и восков, обмазывая им стенки улья. Прополис используется в медицине, но его избыток затруд...
  (читать дальше)

Впервые получены подробные данные об экосистеме маврикийских дронтов
Длительная засуха, которая поразила Маврикий около 4 200 лет назад, превратила один из немногих источников пресной воды на острове в смертельную грязевую ловушку для дронтов, гигантских черепах и других животных. Раскопки позволили обнаружить целый ряд останков маленьких существ (насекомых, летучих мышей, улиток), а также пыльцу и семена растений. Тем самым удалось получить на редкость полную ка...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)