Într-un progres științific fără precedent, cercetătorii au reușit să creeze pentru prima dată carbon lichid, deschizând noi direcții în domeniul fuziunii nucleare și al științei materialelor. Această realizare remarcabilă, condusă de o echipă de la Universitatea din Rostock și Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), marchează o nouă frontieră în studiul materialelor aflate în condiții extreme. Capacitatea de a observa experimental structura carbonului lichid oferă aplicații promițătoare, în special în tehnologia fuziunii nucleare, unde punctul său de topire extrem de ridicat și proprietățile sale unice pot deveni esențiale, scrie Sustainability Times.
Revoluționând fuziunea nucleară
Crearea carbonului lichid ar putea schimba fundamental viitorul reactoarelor de fuziune nucleară. Cu un punct de topire impresionant – aproximativ 4.500°C – carbonul lichid prezintă proprietăți structurale unice, ceea ce îl face un candidat ideal ca agent de răcire și moderator pentru încetinirea neutronilor, facilitând reacțiile în lanț necesare susținerii fuziunii nucleare. Laserul DiPOLE 100-X din Marea Britanie, dezvoltat de STFC’s Central Laser Facility, a avut un rol esențial în această realizare, permițând experimente imposibil de realizat anterior.
„Sistemul laser al STFC a deschis noi posibilități de cercetare”, au declarat cercetătorii, subliniind impactul major al acestei descoperiri asupra viitorului tehnologiilor energetice. Proprietățile speciale ale carbonului lichid ar putea oferi soluții la unele dintre cele mai mari provocări actuale ale reactoarelor de fuziune, apropiind omenirea de o sursă de energie eficientă și durabilă. Această realizare nu doar că îmbunătățește înțelegerea noastră asupra carbonului, dar și marchează un pas semnificativ spre realizarea practică a fuziunii nucleare.
Manipularea condițiilor extreme cu ajutorul laserelor de înaltă performanță
Crearea carbonului lichid a necesitat utilizarea laserului ultra-performant DiPOLE 100-X pentru a genera condiții extreme. Prin lichefierea probelor de carbon solid timp de doar câteva miliardimi de secundă, cercetătorii au reușit să capteze modele de difracție cu ajutorul razelor X, dezvăluind aranjamentul atomic al carbonului în faza sa lichidă. Procesul a fost repetat de mai multe ori, cu variații fine ale parametrilor, pentru a obține o imagine completă a tranziției de la starea solidă la cea lichidă.
În condiții normale, carbonul nu se topește, ci trece direct în stare gazoasă. Însă, în condiții de temperaturi extreme (aproximativ 4.500°C) și presiuni ridicate, el poate ajunge într-o stare lichidă. Provocarea majoră au fost măsurătorile precise în acele momente infime, ceea ce a fost posibil prin compresia cu laser. Această abordare inovatoare oferă perspective complet noi asupra comportamentului carbonului în condiții extreme.
Depășirea limitelor și deschiderea drumului pentru viitoare descoperiri
Studierea carbonului lichid a fost posibilă grație sistemului D100-X de la European XFEL, conceput special pentru a analiza materii în stări extreme. Echipa de cercetare a descoperit că structura carbonului lichid seamănă cu cea a diamantului solid – având patru atomi vecini direcți – ceea ce oferă informații esențiale despre structura atomică a acestui element.
Această realizare rezolvă dispute vechi între diferite teorii privind punctul de topire al carbonului. Precizia determinării acestui punct avansează semnificativ înțelegerea noastră și deschide posibilități concrete de utilizare în fuziunea nucleară. Studiul, publicat în prestigioasa revistă Nature, arată că viitoarele experimente, care anterior necesitau perioade lungi de timp, ar putea fi realizate în doar câteva secunde, odată ce sistemele automate de control și analiză a datelor vor fi optimizate.
Ce urmează: potențialul carbonului lichid
Implicațiile acestui progres depășesc cu mult aplicațiile directe în fuziunea nucleară. Proprietățile neobișnuite ale carbonului lichid pot inspira dezvoltarea unor noi materiale și tehnologii, cu impact asupra mai multor domenii științifice și industriale. Pe măsură ce cercetătorii continuă să exploreze potențialul acestui material extraordinar, orizonturile inovației devin tot mai largi.
Realizările de până acum pun bazele unei explorări aprofundate a comportamentului materialelor în condiții extreme, cu potențial de a conduce la descoperiri importante în energie, tehnologie și știința materialelor.
Ştiri video recomandate
