材料科学：2テラパスカルまでランプ圧縮されたダイヤモンドの準安定性

炭素は、宇宙で4番目に多い元素であり、既知の生命全てに不可欠である。単体の炭素は、グラファイト、ダイヤモンド、フラーレンなど複数の同素体として存在し、地球の核より高い圧力下ではさらに多くの構造が存在し得ると長く予測されてきた。炭素の豊富な系外惑星の内部の正確なモデル化に重要な数テラパスカルの領域には、いくつかの相が存在すると予測されている。今回我々は、ランプ形状のレーザーパルスを用いて固体炭素を2テラパスカル（2000万気圧；地球の核の圧力の5倍を超える）まで圧縮すると同時に、持続時間がナノ秒の時間分解X線回折測定を行うことで、固体炭素が、安定であると予測されている領域をはるかに超える領域でもダイヤモンド構造を維持することを見いだした。この結果は、ダイヤモンドの四面体分子軌道結合の強度が極めて高い圧力下でも維持されるために、より安定な高圧同素体への転換を妨げる大きなエネルギー障壁が生じる、という予測を裏付けており、これは準安定なダイヤモンドからのグラファイト形成が大気圧下で反応速度論的に妨げられるのと全く同様である。今回の成果は、あらゆる物質のX線回折における最高圧力の記録を約2倍に引き上げるものである。

目次へ戻る