液体硫改变形状并在压力下进入临界

19-08-2020

从ESRF的科学家,与来自CEA和CNRS /索邦Üniversite电团队一起,已经发现了硫和一种新的结束这一转变的临界点的液体 - 液体转变的证明。他们的工作在本质上是今天发表。

  • 分享

无处不在的环境相变是经常发生的。相变的最熟知的实例是当水从固体在0分别改变状态到液体或气体到液体℃和100℃下,在大气压力下。尽管在本质上这些事件的发生率,科学家们仍然不完全了解这些转变是如乐动MG电子何在微观层面发生。

间相变的许多情况下,那些涉及潜热和密度的不连续的变化被称为作为一阶。一阶转变是在固体状态下很常见的,并且包括例如一个从石墨到金刚石,和在硅半导体与金属的过渡。

然而,多年来没有人想到有可能是任何类型的一级转变分离相同的纯净和各向同性物质的两个液相。随着新千年,事情发生了变化。由Y.片山等人在2000年的一个自然的纸张,从日本同步弹簧8,给了磷液 - 液转变经历的证据。“这是一个真正的突破,因为它改变了液体状态被科学界所感知的方式”,穆罕默德Mezouar,科学家负责在ESRF ID27光束线和新出版的通讯作者解释说。“今天我们表现出液体硫磺这种转变的第二个直接证据”,增加了Mezouar。“我们之所以选择硫,因为当承受高压力和温度的硫,磷具有重要的相似之处”,他解释说。“再说了,我知道这是一个很好的选择,因为它已经显示出一个有趣的各种固体形式,无论是分子或聚合物结晶或无定形”。硫也是最重要的因素之一,在许多应用,如橡胶轮胎,硫酸,肥料等中使用

如果科学家们还没有从2000年以来一直能够找到任何其他纯净,稳定的液体等液体,液体转变的证据,这是因为这种类型的转换是稀缺的,仍然知之甚少。计算已经预测在转变液态氢气,氮气和二氧化碳的发生,但是在非常高的压力和温度条件,所以难以探测。当前出版物的实验发生在ID27,其中ESRF团队,连同从CEA和CNRS /索邦UNIVERSITE在巴黎,施加的压力,以液体硫的科学家和原位观察到它如何演变在温度高达1000℃的,压力高达20千巴。“实验是具有挑战性的,因为我们不得不限制液体硫和高精度的定量原位X射线测量执行”,劳拉·亨利,博士生的时间和第一作者解释说。

液 - 液临界点的第一个证据:过渡的奇异性

寻找证据的液 - 液转换后,球队是一个惊喜。弗雷德里克Datchi,在索邦大学Üniversite电法国国家科学研究中心的研究主管回忆说:“完全没想到,它就在那里,我们发现,我们所知道的一个‘临界点’,其中的物理性质彻底改变一个奇点”。在临界点,在两种液体之间消失密度的变化,让人们可以不断地从一个阶段到另一个。然而,当它是接近它,系统的犹豫'在两种状态之间,产生大的密度波动,被称为临界乳光的现象。超临界液体,这意味着加热加压的上述“正常液 - 气临界点液体,被巨资用于化学工业,因为他们是很好的溶剂。乐动体育网站2.0在另一方面,终止液 - 液转变的临界点是,迄今为止,只有一个理论对象。其在液态水存在是猜测来解释它的许多物理异常,在自1990年的实验中积极寻找,但至今没有成功。

因此,该构成在任何系统中的液 - 液临界点的存在的第一实验证据为止。因为它位于由实验可访问的压力 - 温度域时,它提供了用于相关联的液体 - 液体转变临界现象中的研究一个独特的机会,并且具有超出特定硫系统的一般值。

EBS:考虑到相位转换到一个新的水平

随着辉煌至极源,新一代的ESRF的同步机,液 - 液相变实验将进入更深入:在光子通量和连贯性的增加将帮助科学家追踪非常迅速的现象,因此,观察周围的波动临界点。“在更大的意义上,这项研究可以打开大门,以了解其他重要系统,如水的液体状态的复杂性”,总结Mezouar。

参考文献:

亨利,L.,等。液 - 液转变,并在硫临界点。性质584,382-386(2020)。https://doi.org/10.1038/s41586-020-2593-1

片山Y.等人,Nature,2000年01月13;403(6766):170-3。DOI:10.1038 / 35003143。

性质的播客,MIN 23时24分https://www.nature.com/articles/d41586-020-02448-5

文本蒙特塞拉特卡佩拉斯Espuny

最上面的图片:液体到液体的转变的艺术印象。