Historický míľnik: Vedcom sa podarilo po prvýkrát v histórii vytvoriť tekutý uhlík. Na Zemi ho v tejto podobe nenájdeme
Britskí vedci ako prví na svete vytvorili a analyzovali tekutý uhlík. Ide o formu uhlíka, ktorá sa za bežných podmienok na Zemi nevyskytuje.
Britským vedcom sa podarilo dosiahnuť významný prelom, ktorý môže zásadne ovplyvniť naše chápanie extrémnych stavov hmoty. Po prvý raz v histórii sa im podarilo vytvoriť a analyzovať tekutý uhlík. Teda formu, ktorá sa za normálnych podmienok na Zemi nevyskytuje. Tento významný experiment, bol taktiež publikovaný v prestížnom časopise Nature, pričom je výsledkom spolupráce špičkových európskych vedeckých tímov pod vedením Univerzity v Rostocku a Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).
Uhlík je základným stavebným prvkom života a jeho známe formy, teda: grafit, diamant či fullerény, ktoré tiež sú pomerne dobre preskúmané. Tekutý uhlík je však niečo celkom iné. Za bežných podmienok sa uhlík pri zvyšovaní teploty neroztopí, ale priamo sa mení na plyn. Tekutý stav dosahuje iba pri extrémnych tlakoch a teplotách okolo 4 500 °C, čo je najvyššia teplota topenia spomedzi všetkých prvkov. Práve preto bol doteraz tekutý uhlík len predmetom teoretických úvah a simulácií.
Liquid carbon created for the first time, offering breakthrough for nuclear fusion reactors https://t.co/fbwn72OdwH
— E+T Magazine (@EandTmagazine) May 22, 2025
Tekutá forma uhlíka bola spozorovaná vôbec prvý krát!
Výskum tekutého uhlíka má veľký význam pre astrofyziku, ale aj materiálové vedy. Predpokladá sa, že vo vnútri niektorých planét sa nachádza práve táto forma uhlíka. Lepšie pochopenie jeho vlastností môže prispieť k vývoju nových materiálov a k efektívnejšiemu využitiu jadrovej fúzie.
Kľúčom k úspechu bola kombinácia špičkových technológií. Britský vysokovýkonný laser DiPOLE 100-X, vyvinutý v centrálnom laserovom zariadení STFC (Central Laser Facility), ktorý dokázal vytvoriť extrémne podmienky potrebné na skvapalnenie tuhého uhlíka. Tento proces trval len miliardtiny sekundy, čo si vyžadovalo mimoriadne presné načasovanie.
Neprehliadni
Na zachytenie tohto krátkeho okamihu bol použitý Európsky röntgenový bezelektrónový laser (XFEL) v Nemecku, ktorý je najvýkonnejším zariadením svojho druhu na svete. XFEL umožňuje snímať rýchle procesy na úrovni atómov a získavať difrakčné obrazce, ktoré odhaľujú štruktúru materiálu. Každý experiment sa opakoval mnohokrát s rôznymi obmenami parametrov. Výsledné snímky boli následne spojené do komplexného obrazu, ktorý vedcom umožnil sledovať, ako sa uhlík mení z pevnej formy na kvapalnú.
Tekutý uhlík má podobné usporiadanie atómov ako diamant
Merania ukázali, že atómy tekutého uhlíka sú usporiadané tak, že každý atóm má štyroch najbližších susedov, teda podobne ako v diamante a predsa inak! Vedci tiež presne stanovili bod topenia uhlíka, čím vyriešili dlhoročné rozpory medzi teoretickými modelmi.
„Je to vôbec prvýkrát, čo sme mohli experimentálne pozorovať štruktúru tekutého uhlíka,“ uviedol profesor Dominik Kraus, vedúci výskumu z Univerzity v Rostocku a HZDR.
Výsledky potvrdili predpovede počítačových simulácií a ukázali, že tekutý uhlík má unikátne štrukturálne vlastnosti, ktoré ho robia porovnateľným s vodou v jej komplexnosti.
Tento úspech európskych vedcov otvára dvere k ďalšiemu výskumu extrémnych stavov hmoty. V budúcnosti by vďaka automatizovaným systémom mohli vedci získavať podobné výsledky v priebehu niekoľkých sekúnd, namiesto hodín. Navyše, technológia DiPOLE 100-X bude čoskoro dostupná aj v novom britskom centre EPAC v Oxfordshire, čo umožní realizovať podobné experimenty priamo v Spojenom kráľovstve.
Komentáre