卡内基科学研究所 x光衍射图像显示了一种新形式的二氧化硅，这种新形式的二氧化硅是通过使用专门的气枪向石英样品发出强烈的冲击波而形成的
当x射线从晶体结构的重复平面反射回来时，它们就会散射
这创造了一个独特的环形图案
每个环都与一个不同的平面相关联，这些数据可以告诉研究人员该材料的原子级结构
荣誉:莎莉·琼·特蕾西，斯特凡·特纽尔和托马斯·达菲
当一颗陨石穿过大气层撞击地球时，它的猛烈撞击如何改变在着陆点发现的矿物质？这些极端撞击产生的短暂化学阶段能让科学家们了解在地球深处发现的高温高压条件下存在的矿物吗？ 卡耐基的莎莉·琼·特雷西领导的新工作研究了石英这种石英矿物在冲击压缩下的晶体结构，并对这种普遍存在的材料在如此强烈的条件下如何表现的长期假设提出了挑战
研究结果发表在《科学进展》杂志上
特雷西解释说:“石英是地壳中最丰富的矿物之一，存在于多种不同的岩石类型中。”
“在实验室里，我们可以模拟陨石撞击，看看会发生什么
" 特雷西和她的同事——华盛顿州立大学(WSU)的斯特凡·特纳和普林斯顿大学的托马斯·达菲，前卡耐基研究员——使用一种特殊的类似加农炮的气枪以极高的速度将射弹加速到石英样品中——比步枪射出的子弹快几倍
特殊的x光仪器被用来辨别撞击后形成不到百万分之一秒的物质的晶体结构
实验是在动态压缩部门进行的，该部门由WSU经营，位于阿尔贡国家实验室高级光子源
石英由一个硅原子和两个氧原子以四面体晶格结构排列而成
因为这些元素在富含硅酸盐的地球地幔中也很常见，发现石英在高压高温条件下发生的变化，就像在地球内部发现的那样，也可以揭示地球地质历史的细节
当一种材料受到极端的压力和温度时，其内部原子结构会重新成形，导致其性质发生变化
例如，石墨和金刚石都由碳制成
但是在低压下形成的石墨是柔软和不透明的，而在高压下形成的金刚石是超硬和透明的
碳原子的不同排列决定了它们的结构和性质，而这反过来又影响我们如何使用它们
尽管进行了几十年的研究，科学界一直在争论撞击事件中二氧化硅会以何种形式出现，或者在动态压缩条件下会以何种形式出现，如特雷西和她的合作者所采用的方式
在冲击载荷下，二氧化硅通常被认为会转变成一种致密的晶体形式，被称为“石英”，一种被认为存在于地球深处的结构
其他人则认为，由于冲击波的时间跨度很快，这种材料将采用致密的玻璃结构
特雷西和她的团队能够证明，与预期相反，当受到大于正常大气压300，000倍的动态冲击时，石英经历了向新的无序晶相的转变，其结构介于完全结晶的石英和完全无序的玻璃之间
然而，一旦巨大压力的爆发消退，新结构就无法持续
特雷西总结道:“动态压缩实验让我们结束了这场长期的争论。”
“此外，撞击事件是理解行星形成和演化的重要部分，持续的研究可以揭示关于这些过程的新信息
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
