Νέο «μέτωπο» στη μελέτη των υλικών υπό ακραίες συνθήκες (sustainability-times.com)
Πρωτοποριακή ανακάλυψη από επιστήμονες οι οποίοι για πρώτη φορά δημιούργησαν με επιτυχία υγρό άνθρακα, σπάζοντας εμπόδια που προηγουμένως θεωρούνταν ανυπέρβλητα, σύμφωνα με το sustainability-times.com.
Με αυτόν τον τρόπο ξεκλειδώνουν νέες δυνατότητες για την τεχνολογία πυρηνικής σύντηξης και την επιστήμη των υλικών.
Αυτό το αξιοσημείωτο κατόρθωμα που πραγματοποιήθηκε από μια ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Ρόστοκ και το Κέντρο Helmholtz - Dresden -Rossendorf (HZDR), παρουσιάζει ένα νέο «μέτωπο» στη μελέτη των υλικών υπό ακραίες συνθήκες.
Η δυνατότητα πειραματικής παρατήρησης της δομής του υγρού άνθρακα ανοίγει πιθανές εφαρμογές, ιδιαίτερα στον τομέα της πυρηνικής σύντηξης, όπου το υψηλό σημείο τήξης και οι μοναδικές ιδιότητές του μπορεί να αποδειχθούν ανεκτίμητες.
Δυνατότητες υγρού άνθρακα
Με ένα εξαιρετικά υψηλό σημείο τήξης περίπου 8.132°F (4.500°C), ο υγρός άνθρακας παρουσιάζει μοναδικές δομικές ιδιότητες που τον καθιστούν κρίσιμο συστατικό στην τεχνολογία σύντηξης.
Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως μέσο ψύξης και μετριασμού για την επιβράδυνση των νετρονίων, διευκολύνοντας τις αλυσιδωτές αντιδράσεις που είναι απαραίτητες για τη διατήρηση της πυρηνικής σύντηξης.
Το λέιζερ DiPOLE 100-X του Ηνωμένου Βασιλείου (αναπτύχθηκε από την Κεντρική Εγκατάσταση Λέιζερ της STFC), έπαιξε καθοριστικό ρόλο σε αυτή την ανακάλυψη, επιτρέποντας ερευνητικές δυνατότητες που κάποτε ήταν αδιανόητες.
Οι μοναδικές ιδιότητες του υγρού άνθρακα θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν μερικές από τις πιο σημαντικές προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι αντιδραστήρες σύντηξης σήμερα, ανοίγοντας το δρόμο για πιο αποτελεσματικές και βιώσιμες ενεργειακές λύσεις.
Αξιοποίηση Ακραίων Συνθηκών με Λέιζερ Υψηλής Απόδοσης
Η διαδικασία δημιουργίας υγρού άνθρακα απαιτούσε τη χρήση του λέιζερ υψηλής απόδοσης DiPOLE 100-X για τη δημιουργία ακραίων συνθηκών. Υγροποιώντας δείγματα στερεού άνθρακα για μόλις δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, οι επιστήμονες μπόρεσαν να καταγράψουν μοτίβα περίθλασης χρησιμοποιώντας δέσμες ακτίνων Χ, αποκαλύπτοντας την ατομική διάταξη μέσα στον φευγαλέο υγρό άνθρακα. Αυτή η σύνθετη διαδικασία επαναλήφθηκε πολλές φορές, με μικρές διακυμάνσεις στις παραμέτρους, για να κατασκευαστεί μια ολοκληρωμένη εικόνα της μετάβασης του άνθρακα από τη στερεά στην υγρή φάση.
Υπό κανονικές συνθήκες, ο άνθρακας δεν λιώνει. Αντίθετα, μεταβαίνει απευθείας σε αέρια κατάσταση.
Ωστόσο, υπό ακραία πίεση και θερμοκρασίες περίπου 8.132°F (4.500°C), επιτυγχάνει υγρή κατάσταση.
Η κύρια πρόκληση ήταν να ληφθούν ακριβείς μετρήσεις μέσα σε αυτά τα σύντομα χρονικά διαστήματα, ένα κατόρθωμα που επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας συμπίεση λέιζερ για να δημιουργηθούν οι απαραίτητες συνθήκες για αυτήν την υγρή κατάσταση.
Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση έχει επεκτείνει την κατανόησή μας για τις ιδιότητες του άνθρακα υπό ακραίες συνθήκες, προσφέροντας γνώσεις που προηγουμένως ήταν ανέφικτες.
Υπερνίκηση Προκλήσεων με το σύστημα D100-X
Η υπερνίκηση των προκλήσεων της μελέτης ακραίων καταστάσεων της ύλης (όπως ο υγρός άνθρακας), κατέστη δυνατή στο Ευρωπαϊκό XFEL με το σύστημα D100-X.
Αυτό το σύστημα σχεδιάστηκε ειδικά για να μελετήσει τέτοιες συνθήκες και έχει παράγει σημαντικές γνώσεις.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature, υποδηλώνουν ότι μελλοντικά αποτελέσματα που απαιτούν εκτεταμένο χρόνο πειραμάτων θα μπορούσαν να ληφθούν σε δευτερόλεπτα μόλις βελτιωθούν τα πολύπλοκα συστήματα αυτόματου ελέγχου και επεξεργασίας δεδομένων, επιταχύνοντας περαιτέρω τις εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα.
Πορεία προς τα μπρος
Οι επιπτώσεις αυτής της έρευνας εκτείνονται πέρα από τις άμεσες εφαρμογές στην πυρηνική σύντηξη.
Οι μοναδικές ιδιότητες του υγρού άνθρακα μπορούν να εμπνεύσουν νέες τεχνολογίες και υλικά, επηρεάζοντας διάφορους επιστημονικούς και βιομηχανικούς τομείς. Καθώς οι ερευνητές συνεχίζουν να διερευνούν τις δυνατότητες αυτού του εξαιρετικού υλικού, οι δυνατότητες για καινοτομία και ανακάλυψη φαίνονται απεριόριστες.
Τα τρέχοντα επιτεύγματα θέτουν τις βάσεις για περαιτέρω διερεύνηση της συμπεριφοράς των υλικών υπό ακραίες συνθήκες, οδηγώντας ενδεχομένως σε σημαντικές ανακαλύψεις στην ενέργεια, την τεχνολογία και την επιστήμη των υλικών.
www.worldenergynews.gr
