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碳是宇宙中第四大最丰富的元素，是所有已知生命的基石，也是位于富含碳的系外行星内部的一种物质。几十年来，科学家的大量研究表明，碳的晶体结构对其性能具有重大影响。除了在常压下发现的最常见的碳结构即石墨和金刚石外，科学家还预测了在高于吉帕斯卡（GPa）的压力下可以发现的几种新碳结构。这些压力大约是地球核心压力的2.5倍，与模拟系外行星内部有关，但在实验室中无法实现。现在，科学家成功地测量了压力高达2,GPa的碳，这是直接探测晶体结构的最大压力的两倍，其压力是地球核心压力的五倍，打破了晶体形成记录。该研究结果发表在这一期的《自然》杂志上。牛津大学领导的国际研究人员团队，通过使用劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LawrenceLivermoreNationalLaboratory，缩写LLNL）的国家点火装置（NationalIgnitionFacility，缩写NIF），又称国家点燃实验设施，是美国的一座基于激光的惯性约束核聚变装置。如图所示富含碳的系外行星55Cancrie。在实验室环境中，通过NIF的发现科学计划进行的实验，首次达到了与了解占据这些系外行星内部碳的结构有关的极高压力。LLNL物理学家艾米·杰尼（AmyJenei）说：“令人惊讶的是，在这些条件下，我们发现碳不会转变为任何预测的相，而是保留了直至最高压力的金刚石结构。”“同样的超强原子间键（需要高能才能断裂），它们负责在环境压力下无限期持久存在的亚稳碳金刚石结构，也有可能在我们的实验中阻碍其在GPa以上的转变。”研究团队利用NIF独特的高功率和能量以及精确的激光脉冲整形功能，使用斜坡形激光脉冲将固体碳压缩到2,GPa，从而能够使用X射线衍射平台测量晶体结构，并捕获原子晶格的纳秒持续时间快照。这些实验几乎是在任何材料上记录X射线衍射的记录高压的两倍。研究人员发现，即使受到这些苛刻条件的影响，固体碳仍能保持其金刚石结构远远超出其预测的稳定性范围，从而证实了有关金刚石中分子键强度在巨大压力下持续存在的预测。这导致了巨大的能量屏障，阻碍了向其它碳结构的转化。杰尼说：“大自然是否找到了克服高能垒以形成系外行星内部预测相的方法仍是一个悬而未决的问题。”“使用替代压缩途径进行的进一步测量，或从具有较少能量来重新排列原子结构的碳的同素异形体开始，将提供进一步的见解。”参考：

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