来自莫斯科物理技能研讨所和俄罗斯科学院高压物理研讨所的物理学家们运用核算机建模来细化石墨的熔化曲线,这一研讨现已进行了100多年,但成果并不共同。他们还发现,石墨烯“熔化”其实便是提高。研讨成果宣布在《碳》杂志上。
石墨大规模的应用于工业——例如,用于航天器的防热板——因而对其在超高温度下的行为的准确数据至关重要。自20世纪初以来,人们就开端研讨石墨熔化。大约有100个试验将石墨熔点置于3000到7000开尔文的不同温度下。因为分散规模如此之大,还不清楚哪个数字是正确的,能够认为是石墨的实践熔点。不同核算机模型回来的值也不共同。
来自MIPT和HPPI RAS的一组物理学家比较了几个核算机模型,企图找到匹配的猜测。Yuri Fomin和Vadim Brazhkin运用了两种办法:经典分子动力学和从头算分子动力学。后者考虑了量子力学效应,使其愈加准确。缺陷是它只处理短时间内少数原子之间的相互作用。研讨人员将所得成果与从前的试验和理论数据进行了比较。
Fomin和Brazhkin发现现有的模型十分不准确。但成果标明,比较不同理论模型的成果和发现堆叠能够为试验数据供给一个解说。
早在20世纪60年代,人们就猜测石墨熔化曲线会到达最大值。它的存在指向杂乱的液体行为,意味着液体的结构在加热或细密化进程中敏捷改变。最大值的发现引起了极大的争议,很多的研讨再三证明并应战它。Fomin和Brazhkin的成果标明,液态碳结构在石墨烯熔化曲线以上发作显着的改变。因而最大值有必要存在。
研讨的第二部分致力于研讨石墨烯的熔化。未进行石墨烯熔化试验。此前,核算机模型猜测石墨烯的熔点为4500或4900千卡。因而二维碳被认为是世界上熔点最高的碳。
“在咱们的研讨中,咱们观察到石墨烯一种古怪的‘熔化’行为,它形成了线性链。咱们证明了它从固体直接过渡到气态。这一进程被称为提高。这些发现有助于更好地了解低维材猜中的相变,低维资料被认为是现在正在开发的许多技能的重要组成部分,从电子到医学。
研讨人员对石墨熔化曲线的行为进行了更为准确和一致的描绘,证明了液态碳的逐渐结构改变。他们的核算标明,石墨烯在氩气环境中的熔化温度挨近石墨的熔化温度。