Ученые НГУ (Лаборатория экспериментальной геохимии и петрологии мантии Земли ГГФ НГУ) и Института геологии и минералогии СО РАН вместе с коллегами из Токийского университета изучили поведение бензола при высоких давлениях и температурах с использованием различных экспериментальных методов на протонном ускорителе J-PARC (Япония). Результаты исследования легли в основу научной статьи, которую опубликовал авторитетный журнал Crystal Growth and Design.
- Изначально стояла задача исследовать фазовую диаграмму бензола, поскольку последний раз она была представлена в 2005 г. При нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре бензол является легколетучей жидкостью. Для эксперимента нужно было несколько капель бензола, и мы столкнулись с методологическими трудностями, поскольку при нормальных условиях такое количество бензола испаряется за несколько секунд. В ходе экспериментов и последующих аналитических работ нами были параллельно решены сопутствующие задачи: мы уточнили структуру высокобарической модификации кристаллического бензола при высоких температурах (бензол становится твердым веществом при повышении давления), определили параметры термического расширения этой модификации, диагностировали продукты разложения бензола, - рассказал сотрудник лаборатории Артем Чанышев.
Исследование фазовых диаграмм простых соединений позволяет ответить на широкий круг вопросов. Например, зная фазовую диаграмму углерода, можно отследить, где проходит граница перехода из графита в алмаз или другие полиморфы.
Что касается бензола, то из-за своей уникальной структуры (шесть сопряженных молекул углерода, к каждой из которых присоединена молекула водорода) его молекула является чрезвычайно стабильной при различных экстремальных условиях. Вместе с тем бензол – это самая распространенная углеродосодержащая молекула во Вселенной. Она является основным структурным элементом ароматических углеводородов, которые входят в состав духов, освежителей воздуха, нефти и пластика. Если смотреть более глобально: молекул бензола в космосе великое множество. Они присутствуют на планетах и звездах от их рождения до самой смерти.
- Уже известно, что при особых условиях бензол превращается в уникальные углеводородные соединения. На эту тему в 2015 г. вышла научная статья. Ее авторы назвали новое соединение «углеродными нановолокнами». В будущем производство нановолокон может стать вполне промышленной технологией.
Наше исследование нацелено на решение актуальных вопросов материаловедения, современной химии и геологии. Например, мы определяем параметры, при которых углеводороды формируются в недрах Земли и других планет, когда образуются новые соединения и что происходит в глубинах планет, если эти соединения там присутствуют, - пояснил Артем Чанышев.
