Nors medžiagų mokslo specialistai jau ilgą laiką kartojo, jog teoriškai esant itin aukštam slėgiui, galinčiam sukurti aplinką, artimą Žemės gelmėms, turėtų egzistuoti supertanki aliuminio atmaina, tokios atmainos niekas akyse nebuvo regėjęs. Tiesa, visai neseniai situacija kiek pasikeitė.

Mokslininkų komanda, į kurią įėjo ir Vilniaus universiteto absolventas Artūras Vailionis, dabar besidarbuojantis Nacionalinėje greitintuvų laboratorijoje ir Stanfordo universitete (JAV), išsprogdino mažyčius safyro gabaliukus, naudodamas naują lazerio įrenginį, sugebantį prasiskverbti į kristalą ir ten sukelti mikrosprogimus. Taip sukuriamos galingos smūginės bangos, suspaudžiančios aplinkinę medžiagą. Esant tokioms ekstremalioms sąlygoms (kalba eina apie terapaskalinį (1012) slėgį ir šimtatūkstantinę temperatūrą), susiformuoja tanki įkaitusi medžiaga, kurios būsena – tarp kietojo kūno ir plazmos.

Kadangi safyras yra aliuminio oksido atmaina, tyrėjai šiame brangakmenyje tikėjosi aptikti įvairių aukšto slėgio aliuminio oksido fazių. Tačiau mokslininkai stebėjo mažyčius stebėtinai stabilaus, itin suspausto pradinio aliuminio kiekius. Šis aliuminis suformuoja tūrio centruotą kubinę gardelę.

Gautieji rezultatai publikuoti šios savaitės prestižinio žurnalo „Nature Communications“ numeryje. Į komandą taip pat įėjo mokslininkai iš Australijos, Japonijos ir Karnegio instituto Vašingtone (JAV).

A. Vailionis, Argono nacionalinėje laboratorijoje (JAV) rentgeno spinduliuote tyrinėdamas safyro vidų, aptiko naują aliuminio formą. Pats lazerio eksperimentas buvo atliktas Šizuokos universitete (Japonija).

„Aukšto slėgio eksperimentai paprastai yra atliekami arba naudojant daugybę įrangos, arba deimantinį priekalą, kuomet du deimantai suspaudžią mažytį medžiagos gabaliuką, – pasakoja lietuvis. – Tačiau esant tam tikram slėgiui neatlaiko netgi deimantas. Visgi šis labai trumpas lazerio impulsas neilgą laiko tarpą jonizuoja visą itin mažame tūrelyje esančią medžiagą, taip sukurdamas milžiniško slėgio bei temperatūros plazmą ir kartu nepažeisdamas išorinio safyro sluoksnio.“

Straipsnyje pažymima, jog mokslininkų komandai pavyko parodyti, kad laboratorinio eksperimento metu išgautas didelis energijos tankis leidžia susidaryti egzotinei didelio tankio medžiagos fazei, kurios negalima išvysti taikant kitus metodus.

Nors mokslininkai jau senokai buvo numatę, jog esant ekstremaliam slėgiui ir temperatūrai turėtų egzistuoti naujos medžiagų klasės, pasižyminčios neįprastais fizikinių savybių deriniais, iki šiol buvo stebėta tiktai heksagoninė tankiosios sanglaudos aliuminio fazė. Šio eksperimento metu pavyko išgauti tūrio centruotą kubinį aliuminį.

Pasak lietuvio fiziko, jis nesitiki, jog artimiausiu metu bus pradėta masinė naujų medžiagų gamyba, tačiau viliasi, kad įranga, panaudota atliekant eksperimentą, pravers laboratorijose sintetinant mažyčius naujų medžiagų kiekius. Taip pat atvers kelią laboratoriniams egzotinės medžiagos būsenos, kuomet ši užima tarpinę padėtį tarp kietojo kūno ir plazmos, tyrimams. Tokie tyrimai galėtų padėti mokslininkams aiškinantis ankstyvąją Žemės evoliuciją.

„Dabar mąstome apie kitas medžiagas, kurias galėtume panaudoti atkurdami kai kurias aplinkas, egzistavusias giliai Žemės branduolyje formuojantis planetai“, – prideda Artūras.