При быстром нагревании до высоких температур золото твердеет
28.01.2009 07:39
 Здравый смысл подсказывает, что когда мы нагреваем что-то, оно- это что-то, должно становиться мягче. Однако интернациональная команда исследователей, в которой лидирующую роль исполнял профессор химии и физики Дуэйн Миллер (Professor R.J. Dwayne Miller) из Университета Торонто (University of Toronto), Канада, продемонстрировала прямо противоположное.
  Результаты удивительных исследований опубликованы в журнале Science (Ralph Ernstorfer, Maher Harb, Christoph T. Hebeisen, Germán Sciaini, Thibault Dartigalongue, and R. J. Dwayne Miller. The Formation of Warm Dense Matter: Experimental Evidence for Electronic Bond Hardening in Gold, – Published online 22 January 2009 [DOI: 10.1126/science.1162697] (in Science Express Reports). Группа канадских и германских ученых, возглавляемая проф. Миллером, экспериментально подтвердила эффект укрепления связей между атомами золота при повышении температуры, довольно давно предсказанный теоретиками. Для того чтобы добиться желаемого, исследователи нагревали материал с невероятной скоростью – 1 миллиард миллионов (1015) градусов в секунду.
Иллюстрация описанного явления (Рисунок: University of Toronto)  
«Это звучит необычно, даже парадоксально, но золото становится тверже, вместо того, чтобы мягчеть». – говорит проф. Миллер – « Можете себе представить кузнеца, нагревающего золото с тем, чтобы отбить тонкий лист, вдруг обнаружившего, что металл стал тверже». Ученые разогревали золото с невероятной скоростью повышения температуры, которая приближается к таковой во внутренних слоях звезд. В результате, золото нагревалось слишком быстро для того, чтобы электроны, поглощающие энергию оптического излучения, успели столкнуться с близлежащими атомами и передать им эту энергию. Это означает, что электроны, обладая более высокой энергией, оказывались вдали от ядер атомов. При этом, снижается экранирующая роль этих электронов на силы притяжения между атомными ядрами. Связи между атомами становятся сильнее.
 «Силы отталкивания, возникающие между ионами в кристалле золота, экранируются слабосвязанными электронами», – объясняет Ральф Эрнсторфер (Ralph Ernstorfer), представляющий Институт квантовой оптики имени Макса Планка (Германия). В результате ионы притягиваются друг к другу; в отличие от многих других веществ, нагрев электронов золота с помощью ультракоротких лазерных импульсов приводит к тому, что силы притяжения возрастают. Вместе с ними увеличиваются твердость материала и температура плавления.
 Для наблюдения за ходом эксперимента исследователи воспользовались технологией фемтосекундной дифракции электронов. Посылая пучки электронов фемтосекундной длительности на тонкий кристалл золота, нагреваемый лазерами, ученые «записывали» движения ионов. На основании измеренных значений скорости нагрева и амплитуды движений делался вывод о том, какое влияние повышение температуры оказывает на кристаллическую решетку.
Источники:
Публикация: http://www.sciencemag.org/cgi/search?…
Университет Торонто: http://www.utoronto.ca/
Источник: http://www.sciencedaily.com/…22141152.htm