В эксперименте получен сверхплотный алюминий

Физики из США и Австралии синтезировали сверхплотную стабильную фазу алюминия, существование которой предсказывалось теоретически для давления, превышающего 380 ГПа.

В прошлом веке лабораторные методики создания таких давлений развивались очень быстро. Наиболее важным достижением экспериментаторов считается изобретение алмазной наковальни, первые образцы которой появились в конце пятидесятых; современные версии этого устройства позволяют имитировать условия, установившиеся в ядре Земли (~360 ГПа). Ещё более сильные кратковременные скачки давления можно получить с помощью взрывчатых веществ или мощных лазеров.

Около 15 лет назад был продемонстрирован другой лабораторный способ достижения экстремальных давлений и температур — фокусирование сверхкоротких лазерных импульсов в объёме прозрачного материала. Хорошая фокусировка импульса длительностью в ~100 фс и энергией в 100 нДж, к примеру, даёт в субмикронной области плотность энергии, измеряемую в МДж/см³, что приводит к образованию плазмы и взрыву.

Ударная волна обеспечивает давления, превосходящие 1 ТПа, причём изменённое в «противоестественных» условиях окружающее вещество сохраняется в ограниченном пространстве внутри образца — обычного кристалла.

Описанную методику авторы решили применить в опытах с 80-микрометровой сапфировой пластиной. На глубине в несколько микрометров в ней фокусировались 150-фемтосекундные импульсы лазера, работавшего на длине волны в 800 нм. Энергия импульсов в фокальном пятне составляла 135 ± 6 нДж.

Изучая результаты лазерного воздействия, физики обнаружили искомый алюминий, который имеет объёмноцентрированную кубическую решётку с постоянной a = 2,866 Å. Плотность этой фазы, равная 3,81 г/см³, на 41% превосходит показатели «обычного» алюминия с гранецентрированной решёткой и a = 4,050 Å.