Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nový výzkum provedený v Národní urychlovačové laboratoři SLAC při americkém ministerstvu energetiky ukazuje zvláštní chování zlata při zásahu vysokoenergetickými laserovými pulzy.
Když jsou některé materiály, například křemík, vystaveny intenzivní laserové excitaci, rychle se rozpadají. Zlato však dělá pravý opak, stává se pevnějším. Je to proto, že se mění způsob, jakým spolu atomy zlata vibrují – jejich „fononové chování“.
„Naše zjištění zpochybňují dosavadní představy tím, že ukazují, že za určitých podmínek kovy, jako je zlato, mohou při vystavení intenzivním laserovým pulzům spíše tuhnout než se roztavit,“ uvádí Adrien Descamps, z Queen’s University Belfast, který vedl výzkum v době, kdy byl postgraduálním studentem na Stanfordu a SLAC. „To kontrastuje s polovodiči, které se stávají nestabilními a taví se.“
Simulace po desetiletí naznačovaly možnost tohoto jevu, známého jako fononové zpevnění. Nyní vědci s využitím zařízení Matter in Extreme Conditions (PH: to vytvářelo vlastní laserové pulzy, chápu-li dobře původní tiskovou zprávu) a zdroje LCLS (Linac Coherent Light Source) ve SLAC toto fononové tvrdnutí konečně potvrdili. Superrychlé rentgenové pulzy z LCLS sloužily k tomu, aby vědci pořídili snímky materiálu na atomární úrovni.
Tento pohled do atomárního světa zlata s vysokým rozlišením umožnil výzkumníkům pozorovat jemné změny a zachytit okamžik, kdy se zvýšila energie jeho fononů, což poskytlo konkrétní důkaz o fononovém zpevnění.
Vědci zjistili, že když zlato absorbuje laserové pulzy s extrémně vysokou energií, síly, které drží jeho atomy pohromadě, zesílí. Tato změna způsobuje, že atomy vibrují rychleji, což může změnit reakci zlata na teplo a může dokonce ovlivnit teplotu, při které se taví.
Vědci se domnívají, že podobné jevy by mohly existovat i u dalších kovů, jako je hliník, měď a platina.
Získané výsledky by se mohly v praxi uplatnit např. při laserovém obrábění nebo při výrobě materiálů.
Adrien Descamps et al, Evidence for phonon hardening in laser-excited gold using X-ray diffraction at a hard X-ray free electron laser, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adh5272
Zdroj: SLAC National Accelerator Laboratory / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Zdroj: Chinese Academy of Sciences / Phys.org
