Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědcům z Lawrence Livermore National Laboratory se podařilo stlačit hořčík při třikrát větším tlaku, než jaký panuje v zemském jádře. Potvrdilo se, že za těchto podmínek krystalová mřížka změní svou strukturu a z kovu se stane elektrid. Dosud ovšem toto přesvědčení stálo pouze na teoretických předpokladech a simulacích, experimentálně podobně extrémní tlaky řádově v TPa k dispozici nebyly.
Za uvedených podmínek jsou elektrony z valenčního pásu vytlačeny mezi atomy. Vznikne tak obdoba iontové sloučeniny, elektrid. Za vysokých tlaků je taková konfigurace energeticky výhodnější, protože vyplní větší podíl prostoru. Maximálně úsporné balení koulí v prostoru zabere 74 % objemu, 26 % zůstane prázdných. Do tohoto prostoru lze „nasypat miniaturní kuličky“ (elektrony), tím se objem materiálu nijak nezvýší; naopak klesne, protože se zmenší objem samotných atomů (o jejich valenční vrstvu). Samozřejmě konfigurace elektridu je normálně energeticky nevýhodná z jiných důvodů, vznikne právě pouze za extrémního tlaku. V krystalové struktuře elektridu odtržené elektrony nijak neobíhají kolem jádra atomu, ale jsou (cca) lokalizovány na pevně daných místech.
Experiment byl realizován na zařízení National Ignition Facility, kde se primárně zkoumá inerciální fúze. Samotné stlačení provedly vysoce výkonné lasery a vzniklý stav hmoty se analyzoval pomocí nanosekundové rentgenové difrakce. Maximální dosažený tlak byl 1,32 TPa, příslušný fázový přechod na elektrid probíhal v rozmezí od 0,96 do 1,32 TPa.
M. G. Gorman et al, Experimental observation of open structures in elemental magnesium at terapascal pressures, Nature Physics (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01732-7
Zdroj: Lawrence Livermore National Laboratory / Phys.org
Poznámka PH: Zdroj výše u elektridů uvádí jako unikátní vlastnost, že na rozdíl klasických iontových sloučenin je 1 z iontů jakoby nehmotný (má oproti svému protějšku zanedbatelnou hmotnost). I když hodně odlišná hmotnost kationtu a aniontu je běžná i jindy (např. disociované kyseliny, což mohou být i velké organické molekuly atd.).
