Các khuyết điểm của viên nang nhiên liệu hợp nhất kim cương được giải mã để ‘tối đa hóa’ sản lượng năng lượng

Các nhà khoa học tại Đại học California San Diego lần đầu tiên đã quan sát thực nghiệm sự vô định hình do sốc gây ra trong kim cương—một sự biến đổi cấu trúc trước đây chỉ được dự đoán qua các mô phỏng. Nghiên cứu của họ cho thấy các vỏ kim cương sử dụng trong các thí nghiệm tổng hợp hạt nhân bằng phương pháp bao kín quán tính, như tại Cơ sở Đốt cháy Quốc gia, phát triển các khuyết tật cấu trúc dưới áp suất cực cao do các sóng sốc mạnh được kích thích bằng laser tạo ra. Những khuyết tật này từ các biến dạng tinh thể tinh vi đến sự rối loạn hoàn toàn (vô định hình), có thể làm gián đoạn tính đối xứng của quá trình sụp đổ, điều rất quan trọng để tối đa hóa năng lượng tổng hợp. Nghiên cứu đã chứng minh rằng ở áp suất khoảng 69 gigapascal (GPa), kim cương chỉ chịu biến dạng đàn hồi, duy trì tính toàn vẹn của mạng tinh thể. Tuy nhiên, ở áp suất cao hơn gần 115 GPa, các ứng suất cắt lớn gây ra các khuyết tật như lỗi xếp chồng, trật khớp, vết song sinh, và cuối cùng là vô định hình. Hành vi giòn này của kim cương dưới điều kiện sốc làm phức tạp việc phân tích nhưng rất quan trọng để hiểu cách cải thiện thiết kế vỏ bao. Những phát hiện này cung cấp những hiểu biết quý giá về cơ chế biến dạng của kim cương và các vật liệu cộng hóa trị tương tự.