看下面这个相图,在一个大气压下,碳在 3642℃会跨过液体形态,直接升华。
而碳三相点是 4600 K, 10,800 kPa,也就是说在高压下,是可以存在液态碳的。
这方面的认识最早来自 Bundy 在 1963 年进行的研究,后来科学家们使用脉冲电加热、脉冲激光加热等方法,通过对光谱、电导率等参数的观测,证实获得了液态碳。
在四五千度的高温和高压下,想拍一张液态碳的照片确实太难了,五千度的高温已经接近太阳表面温度,物质会发出炽热的黄白色光,我们很难看到物质本身。其实,科学家们在试图获得上面的数据时,就遇到了很大的麻烦,白炽的蒸汽和颗粒气流让他们测量准确的温度都很难。
所以,科学家们开始另辟蹊径,既然很难轻松地生成真实液态碳的样本,那么最好的办法就是建立它的计算机模型。就在上个月,PCCP 上的一篇 paper 显示,使用分子动力学模拟,发现可能存在三种不同的液态碳相,密度分别是 1.4,2.8 和 3.5,如下图。
参考:
1,https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008622305000291?via%3Dihub
2,https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0008622376900105?via%3Dihub
3,https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cp/d0cp01875a#!divAbstract
4,https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-21350-7_8