欢迎来到亚游官网【真.权威验证】请客】!

亚游官网升华而非熔化:石墨烯再次让研究人员

更新时间:2020-01-31 09:32
 

  [据物理学组织网站2020年1月6日报道]来自莫斯科物理技术学院(MIPT)和俄罗斯科学院高压物理研究所(HPPIRAS)的物理学家们使用计算机建模来细化石墨的熔化曲线。有关石墨熔点的研究已经进行了100多年,但研究人员们的结果并不一致。此外,研究人员还发现,石墨烯的“熔化”实际上是升华。这项研究成果被发表在《碳》期刊上。

  石墨被广泛应用于工业——例如,用于航天器的隔热板——因此,在超高温度下,石墨的准确数据至关重要。自20世纪初以来,人们就开始研究石墨的熔化过程。大约有100个相关实验对石墨熔点进行了研究,然而这些实验结果从3000到7000开尔文各不相同。由于结果范围较大,目前尚不清楚石墨的实际熔点究竟是多少。此外,不同计算机模型返回的值也彼此不同。

  来自莫斯科物理技术学院和俄罗斯科学院高压物理研究所的物理学家比较了几种计算机模型,试图找到相匹配的预测。Yuri Fomin和Vadim Brazhkin使用了两种方法:经典分子动力学和第一原理分子动力学。后者考虑了量子力学效应,因此其更加精确,但缺点是它只能处理短时间内少量原子之间的相互作用。研究人员将所得结果与先前的实验和理论数据进行了比较。

  Fomin和Brazhkin发现现有的模型非常不准确。但结果表明,比较不同理论模型的结果和发现重叠之处可以为实验数据提供解释。

  早在1960年代,人们就预测石墨熔化曲线具有最大值。它的存在指向复杂的液体表现,这意味着液体的结构在加热或致密化过程中会迅速变化。关于最大值的发现倍受争议,此后许多的研究不断地或对其证实或对其挑战。亚游官网Fomin和Brazhkin的结果表明,液态碳结构在石墨烯熔化曲线以上发生变化。因此最大值是必然存在的。

  研究的第二部分致力于研究石墨烯的熔化。但石墨烯熔化实验尚未进行。此前,计算机模型预测石墨烯的熔点为4500或4900 K。因此,二维碳被认为是世界上熔点最高的碳。

  莫斯科物理技术学院通用物理系副教授Yuri Fomin对此表示:“在我们的研究中,我们观察到石墨烯一种奇怪的‘熔化’行为,亚游官网,它形成了线性链。我们证明了它从固体直接过渡到气态。这一过程即升华。”这些发现有助于人们更好地理解低维材料的相变,低维材料被认为是目前从电子到医学领域的正在开发的诸多技术的重要组成部分。

  研究人员对石墨熔化曲线的表现进行了更为精确和统一的描述,证实了液态碳的逐步结构转变。他们的计算表明,石墨烯在氩气环境中的熔化温度接近于石墨的熔化温度。(国家工业信息安全发展研究中心 刘彧宽)返回搜狐,查看更多