Material of portal nuclear knowledge BelNET
article / document resource request "1380"
2021-07-02 На сайте Phys.org опубликована статья "Mechanism behind XFEL-induced melting of diamond unveiled" - "Раскрыт механизм плавления алмаза под действием XFEL".
Исследователи RIKEN впервые визуализировали сверхбыстрое плавление алмаза при интенсивном рентгеновском облучении. Это наблюдение поможет ученым улучшить экспериментальные методы, в которых используются импульсы рентгеновского излучения высокой интенсивности для определения структуры материалов. Теоретически, чтобы расплавить алмаз, вам нужно поместить его в духовку и установить температуру выше 3500 градусов по Цельсию (на самом деле, он превратится в графит задолго до плавления). Но ученые RIKEN наблюдали плавление алмаза при гораздо более низких температурах, воздействуя на него ультракороткими импульсами рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL). XFEL - это мощные экспериментальные установки, которые доступны немногим более десяти лет. Они производят серию интенсивных рентгеновских импульсов, которые можно использовать для изучения структуры и динамики многих видов образцов. Их способность отображать отдельные атомы во временной шкале фемтосекунд (квадриллионных долей секунды) делает их идеальными для детального изучения биологических и химических процессов и структур материалов. Известно, что импульсы XFEL возбуждают сразу много электронов, вызывая необратимый беспорядок в образце. Но точный механизм, с помощью которого происходит это повреждение, был неизвестен. Теперь научные сотрудники центра RIKEN SPring-8 применили метод, который использует первый импульс рентгеновского излучения для возбуждения образца и второй импульс с другой энергией и малым временем задержки, чтобы исследовать эффекты первого импульса. Этот метод позволил им внимательно следить за тем, что происходило с образцом после того, как на него попали рентгеновские лучи. Эксперименты проводились на компактном лазере на свободных электронах SPring-8 Angstrom Compact (SACLA), который в 2011 году стал вторым XFEL в мире, вступившем в строй. Среди установок XFEL в мире SACLA обладает уникальной способностью производить сверхинтенсивные двойные рентгеновские импульсы с разными длинами волн. Исследователи визуализировали распределение зарядов вокруг атомов углерода в образце алмаза после облучения XFEL. Связи углерод-углерод разорвались примерно через 5 фемтосекунд, и атомы начали вести себя как изолированные атомы, перемещаясь из своих исходных положений и заставляя материал плавиться. Этот временной масштаб намного быстрее, чем разрыв связи, вызванный нагреванием, и вспомогательное моделирование показало, что плавление действительно не является термическим. Вместо этого это вызвано модификацией потенциальной энергии, ощущаемой атомами. Можно ожидать, что такое нетепловое плавление произойдет во многих экспериментах с излучением XFEL, и, таким образом, это важный фактор, который следует учитывать при любом исследовании определения структуры с помощью импульсов XFEL. Подробности см. здесь. Ссылки: Ichiro Inoue et al, Atomic-Scale Visualization of Ultrafast Bond Breaking in X-Ray-Excited Diamond, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.117403 Download:
|
Sign In
