太帕压力下金刚石的熔化以及 BC8 碳的热力学证据

《The Innovation》：Diamond melting and thermodynamic evidence for BC8 carbon at terapascal pressures

　　碳的BC8相在大约40年前被理论提出，但缺乏直接的实验结构确认，使其高压稳定性和预测的金刚石-BC8-液相三相点问题悬而未决。约束碳的拍帕相图对于行星内部和惯性约束聚变具有重要意义。在此，我们报道了对[100]取向单晶金刚石进行衰减冲击压缩实验，压力高达1600 GPa，温度高达14000 K，并结合了基于机器学习原子间势的大规模分子动力学模拟。反射率在600 GPa和6000 K时显著增加，表明形成了一个亚稳态类液相中间相（MLI）。实测的霍格尼奥曲线在700至830 GPa之间与金刚石熔化曲线的负斜率紧密吻合，与大约830 GPa和7200 K处的金刚石-BC8-液相三相点相容，并与830至1000 GPa之间的BC8熔化曲线一致。这些测量数据为检验预测三相点附近熔化曲线模型提供了高精度的热力学约束，并支持预测的碳BC8相的存在。模拟结果表明，MLI为金刚石到BC8转变提供了一条瞬态路径。这些发现为碳的高压相图提供了前所未有的实验热力学约束，为拍帕压力下的凝聚态超快相变提供了新的见解，并提示碳可能在富含碳的系外行星中参与磁场生成。通过原位X射线衍射对BC8进行直接结构确认仍是一个开放性的挑战。Liang Sun|Bo Chen|Huan Zhang|Zanyang Guan|Mengsheng Yang|Weiming Yang|Xiaoxi Duan|Qiyu Zeng|Youjun Zhang|Hao Liu|Yonggang Liu|Sanwei Li|Yulong Li|Lifeng Wang|Dong Yang|Wei Kang|Zhebin Wang|Jiamin Yang|Wenge Yang|Jiayu Dai|Toshimori Sekine中国工程物理研究院激光聚变研究中心，等离子体物理国家重点实验室，绵阳，621900，中国