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據(jù)外媒報道，碳有許多不同的結(jié)構(gòu)，最著名的應(yīng)該就是石墨和金剛石（鉆石）了。據(jù)預(yù)測，其他形式的碳結(jié)構(gòu)存在于極高的壓力之下，但現(xiàn)在研究人員在實(shí)驗(yàn)室對最高壓力下的碳進(jìn)行了檢測且發(fā)現(xiàn)金剛石存在的時間比預(yù)期的要長得多。
       碳是宇宙中最豐富的元素之一，是所有已知生命和地球本身大部分物質(zhì)構(gòu)成的基礎(chǔ)。在不同的環(huán)境下它會以不同的形式存在--地球內(nèi)部的高壓和高溫使其變成了金剛石。其他更奇特的結(jié)構(gòu)預(yù)計會在更高的壓力--超過1000 GPa條件下存在。
       于是在一項新的研究中，一組科學(xué)家對碳施加了遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這一壓力的壓力以找出其他形式可能是什么。研究人員將固體碳壓到2000 GPa的條件下--是地核壓力的5倍，是之前在實(shí)驗(yàn)室研究碳時所承受壓力的2倍。
       該項研究的論文合著者Gilbert Collins說道：“這是已經(jīng)測量到的任何原子結(jié)構(gòu)的最高壓力，是在狀態(tài)方程、材料強(qiáng)度、熔化和碳的化學(xué)鍵的關(guān)鍵約束。”
       研究團(tuán)隊使用坡道形狀的激光脈沖來壓縮碳并使用X射線衍射平臺以拍攝其晶體結(jié)構(gòu)的納秒級圖像。
       令人驚訝的是，研究人員發(fā)現(xiàn)碳保持其金剛石結(jié)構(gòu)的時間比預(yù)期的要長得多。似乎鉆石的分子鍵比人們之前認(rèn)為的還要穩(wěn)定得多。“碳的金剛石相似乎是迄今為止探索過的最堅硬的結(jié)構(gòu)，”該研究的論文合著者Ryan Rygg說道，“這可能意味著行星內(nèi)部深處的碳含量，在那里金剛石有望沉淀。現(xiàn)在，我們預(yù)計碳的金剛石結(jié)構(gòu)將在比我們之前認(rèn)為的更大范圍的行星環(huán)境中持續(xù)存在。”
       這可能意味著，某些理論上的碳形式可能不存在或至少只在更大的壓力或不同的環(huán)境下才會形成。這也可能表明，“鉆石行星”在宇宙中比我們想象的要更常見。

圖一、碳相圖總結(jié)了DFT-預(yù)測相邊界，沖擊壓縮數(shù)據(jù)和預(yù)測的熱力學(xué)路徑

圖二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)

圖三、與理論預(yù)測數(shù)據(jù)的對比

圖四、FC8和BC8晶體結(jié)構(gòu)