Sevdiyiniz karandaşda tapılan qrafit əvəzinə ananızın həmişə taxdığı almaz ola bilərdi. Nə fərq etdi? Tədqiqatçılar aşkar edirlər.

Ərinmiş karbonun qrafit və ya almaz halında necə kristallaşması planetar elm , material istehsalı və nüvə sintezi tədqiqatları üçün aktualdır . Bununla belə, kristallaşmanın bu anını eksperimental olaraq öyrənmək çətindir, çünki o, çox sürətlə və ekstremal şəraitdə baş verir.

İyulun 9-da Nature Communications jurnalında dərc olunan yeni araşdırmada Kaliforniya, Davis və Corc Vaşinqton Universitetinin tədqiqatçıları kompüter simulyasiyalarından istifadə edərək ərimiş karbonun Yerin daxili vəziyyətinə bənzər temperatur və təzyiqlərdə qrafit və ya almaza necə kristallaşdığını öyrənirlər. Komandanın tapıntıları almaz əmələ gəlməsi ilə bağlı ənənəvi anlayışa meydan oxuyur və karbonun faza davranışını öyrənən eksperimental nəticələrin niyə bu qədər uyğunsuz olduğunu ortaya qoyur.

Ən qabaqcıl, maşın öyrənməsi ilə işləyən molekulyar simulyasiyalardan istifadə edərək, tədqiqat qrupu maye karbonun əvvəllər düşünüldüyündən daha mürəkkəb kristallaşma davranışı nümayiş etdirdiyini aşkar etdi. Ən təəccüblüsü odur ki, onlar tapdılar ki, qrafit – karbonun yumşaq, karandaş qurğuşun forması – hətta almaz sabit faza olmalıdır, almaz əmələ gəlməsini “qaçırmaq” şərtilə özbaşına əmələ gələ bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1752130546&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-molecular-simulations-uncover-graphite-emerges.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzOC4wLjcyMDQuOTciXV0sMF0.&dt=1752130546272&bpp=4&bdt=185&idt=25&shv=r20250708&mjsv=m202507020101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1752130309%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1752130309%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1752130309%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2871891249852&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1731&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31093039%2C42532523%2C95331833%2C95353386%2C95362655%2C95363184%2C95363278%2C95365234%2C95365460%2C95344788%2C95359266%2C95365798&oid=2&pvsid=411891610592557&tmod=1534986327&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=6&uci=a!6&btvi=1&fsb=1&dtd=89

Yerin daxili hissəsinin simulyasiyası

Tədqiqatda komanda, ərimiş karbonun 5000-dən 3500 Kelvin (K) arasında soyuduğu zaman 5 ilə 30 giqapaskal (GPa) arasında müxtəlif təzyiqlərdə modellər hazırlayaraq, bu prosesin necə getdiyinə dair atomistik bir mənzərə təqdim etdi. Donadio qeyd edib ki, belə şərtləri lazerlə qızdırma təcrübələrində əldə etmək olar.

Komanda mayenin sürətlə söndürülməsindən şüşə kimi karbon alacağını gözləsə də, kortəbii kristallaşma müşahidə etdi. Yüksək təzyiqlərdə maye karbon kristallaşaraq almaza, daha aşağı təzyiqlərdə isə qrafitə kristallaşdı.

“Bu gözəl sürpriz oldu, çünki kristallaşmanın normal təqlid edilməsi bundan daha mürəkkəbdir” dedi Donadio. ” Molekulyar dinamika simulyasiyalarının kristallaşmasını əldə etmək üçün adətən bəzi fəndlərdən istifadə etməlisiniz . Biz qrafitin 15 GPa-a qədər təzyiqdə öz-özünə kristallaşdığını müşahidə etmək bizi daha da heyrətləndirdi – almazın sabit forma olması lazım olan şərtlər.”

Gözlənilməz davranış Ostvaldın addım qaydası kimi tanınan prinsipə əməl edir ki, bu da kristallaşmanın bəzən birbaşa ən sabit formaya deyil, aralıq metastabil fazalardan keçdiyini proqnozlaşdırır. Tədqiqatçılar müəyyən ediblər ki, qrafit almaz əmələ gəlməsində pillə daş kimi çıxış edir, çünki onun strukturu maye karbonun sıxlığına və birləşmə modellərinə daha çox bənzəyir.

Corc Vaşinqton Universitetinin mülki və ətraf mühit mühəndisliyi professoru, həmmüəllif Tianshu Li deyib: “Maye karbon ilk növbədə qrafit olmaqdan daha asan olur, baxmayaraq ki, almaz bu şərtlərdə son nəticədə daha sabitdir”. “Təbiət ən az müqavimət göstərən yolu seçir.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Kristallaşmada fərqlər

Simulyasiyalar vasitəsilə komanda həm də maye karbonun qrafit halında kristallaşdığı zaman molekulyar strukturlarını, daha sonra isə ayrı-ayrılıqda maye karbonun almaz halında kristallaşdığını aşkar etdi. Qrafit sütuna bənzər naxışlarda kristallaşdı və nəticədə xaricə uzandı. Kompakt kristalitlər vasitəsilə kristallaşan almaz.

Bu tədqiqat yüksək təzyiqli karbon təcrübələrində uzun müddət davam edən uyğunsuzluqları izah edir və ziddiyyətli görünən nəticələri şərh etmək üçün yeni bir çərçivə təmin edir.

Tapıntıların müxtəlif sahələr üçün təsiri var. Onlar təbii almaz əmələ gəlməsinin nə üçün nadir olduğunu izah etməyə kömək edir və geoloji vaxt miqyasında Yerin iqliminə və geologiyasına təsir edən dərin karbon dövrü haqqında yeni anlayışlar təqdim edir. Materialların istehsalında bu kristallaşma yollarının başa düşülməsi sənaye almaz sintezini təkmilləşdirə bilər, xüsusən də kristal strukturu üzərində dəqiq nəzarətin vacib olduğu kvant hesablamaları kimi xüsusi tətbiqlər üçün.

“Kristallaşma texnologiya üçün çox əsasdır və almazlar material kimi son dərəcə faydalıdır” dedi Donadio. “İş , gözləmədiyiniz yerdə qrafitin varlığını izah edir .”

Əlavə həmmüəlliflər arasında Margaret L. Berrens, Wanyu Zhao və Shunda Chen var.

Daha çox məlumat: Almaz və qrafitin ərimiş karbondan kristallaşmasında metastabillik və Ostwald addım qaydası., Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61674-5

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

UC Davis tərəfindən təmin edilmişdir