Anzeige
 Home  |  Nachrichten  | Frag astronews.com  | Bild des Tages  |  Kalender  | Glossar  |  Links  | Forum  | Über uns    
astronews.com  
Nachrichten

astronews.com
astronews.com

Der deutschsprachige Onlinedienst für Astronomie, Astrophysik und Raumfahrt

Home  : Nachrichten : Forschung : Artikel [ Druckansicht ]

 
PHYSIK
Druckverhältnisse wie im Inneren von Uranus
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Bayreuth
astronews.com
18. Mai 2022

Schon im Zentrum der Erde herrschen extrem hohe Drücke, im Mittelpunkt von Eisriesen wie Uranus sind diese noch einmal deutlich höher. Unter solchen außergewöhnlichen Bedingungen können spezielle Verbindungen mit ganz besonderen Eigenschaften entstehen. Nun gelang es, Materialien unter diesen extremen Druckverhältnissen im Labor zu erzeugen und zu untersuchen.

Uranus

Der Planet Uranus in einer Aufnahme des Weltraumteleskops Hubble vom Oktober 2021. Bild: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center) und M.H. Wong (University of California, Berkeley) und das OPAL-Team  [Großansicht]

Davon konnte Jules Verne nicht einmal träumen: Ein Forschungsteam der Universität Bayreuth hat gemeinsam mit internationalen Partnern die Grenzen der Hochdruck- und Hochtemperaturforschung in kosmische Dimensionen ausgeweitet. Erstmals ist es gelungen, Materialien unter Kompressionsdrücken von mehr als einem Terapascal (1000 Gigapascal) zu erzeugen und zeitgleich zu analysieren. Solche extrem hohen Drücke herrschen beispielsweise im Mittelpunkt des Planeten Uranus, sie sind mehr als dreimal so hoch wie der Druck im Zentrum der Erde. Jetzt hat das Team das von ihnen entwickelte Verfahren zur Synthese und Strukturanalyse neuartiger Materialien vorgestellt.

Theoretische Modelle sagen sehr ungewöhnliche Strukturen und Eigenschaften von Materialien unter extremen Druck-Temperatur-Bedingungen voraus. Doch bisher ließen sich diese Vorhersagen nicht in Experimenten bei Kompressionsdrücken von mehr als 200 Gigapascal verifizieren. Zum einen sind komplexe technische Voraussetzungen nötig, um Materialproben derart extremen Drücken auszusetzen, zum anderen fehlten ausgereifte Methoden für zeitgleiche störungsfreie Strukturanalysen. Die jetzt publizierten Experimente eröffnen daher völlig neue Dimensionen für die Hochdruckkristallographie: Im Labor können jetzt Materialien erzeugt und erforscht werden, die – wenn überhaupt – in den Weiten des Universums nur unter extrem hohen Drücken existieren.

"Das von uns entwickelte Verfahren versetzt uns erstmals in die Lage, neue Materialstrukturen im Terapascal-Bereich zu synthetisieren und in situ – das heißt: noch während des laufenden Experiments – zu analysieren. Auf diese Weise lernen wir bisher unbekannte Zustände, Eigenschaften und Strukturen von Kristallen kennen und können generell unser Verständnis von Materie bedeutend vertiefen. Für die Erforschung terrestrischer Planeten und die Synthese von Funktionsmaterialien, die in innovativen Technologien zur Anwendung kommen, lassen sich dadurch wertvolle Einsichten gewinnen“, erklärt Prof. Dr. Leonid Dubrovinsky vom Bayerischen Geoinstitut (BGI) der Universität Bayreuth.

Anzeige

In ihrer neuen Studie zeigen die Forscherinnen und Forscher, wie sie mithilfe des jetzt entdeckten Verfahrens neuartige Rheniumverbindungen erzeugt und in situ sichtbar gemacht haben. Es handelt sich dabei um ein neuartiges Rhenium-Nitrid (Re7N3) und eine Rhenium-Stickstoff-Legierung. In einer mit Laserstrahlen beheizten zweistufigen Diamantstempelzelle wurden diese Materialien unter extremen Drücken synthetisiert. Die Synchrotron-Einkristall-Röntgenbeugung ermöglichte eine vollständige chemische und strukturelle Charakterisierung.

"Vor zweieinhalb Jahren waren wir in Bayreuth sehr überrascht, als wir auf der Basis von Rhenium und Stickstoff einen superharten metallischen Leiter herstellen konnten, der selbst extrem hohen Drücken standhält. Wenn wir künftig die Hochdruckkristallographie sogar im Terapascal-Bereich anwenden, werden wir in dieser Richtung möglicherweise weitere überraschende Entdeckungen machen. Die Türen für eine kreative Materialforschung, die unter extremen Drücken unerwartete Strukturen erzeugt und sichtbar macht, stehen jetzt weit offen", blickt Prof. Dr. Natalia Dubrovinskaia vom Labor für Kristallographie der Universität Bayreuth voraus.

Über ihr Verfahren berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature erschienen ist.

Forum
Druckverhältnisse wie im Inneren von Uranus im Labor. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Eisriesen: Die große Vielfalt von Wassereis - 26. Februar 2021
Eisriesen: Eine Art Diamantregen im Inneren - 7. Juli 2020
Eisriesen: Was Plastik über das Innere der Eisriesen verrät - 3. April 2019
Planeten: Diamantregen im Inneren von Eisriesen? - 22. August 2017
Röntgenlaser: Einblick ins Innere von Gasriesen - 12. März 2014
Teilchenphysik: Im Inneren von Jupiter und Saturn - 26. Juli 2007
Links im WWW
Dubrovinsky, L. et al. (2022): Materials synthesis at terapascal static pressures, Nature, 605, 274
Universität Bayreuth
In sozialen Netzwerken empfehlen
 
 
Anzeige
astronews.com 
Nachrichten Forschung | Raumfahrt | Sonnensystem | Teleskope | Amateurastronomie
Übersicht | Alle Schlagzeilen des Monats | Missionen | Archiv
Weitere Angebote Frag astronews.com | Forum | Bild des Tages | Newsletter
Kalender Sternenhimmel | Startrampe | Fernsehsendungen | Veranstaltungen
Nachschlagen AstroGlossar | AstroLinks
Info RSS-Feeds | Soziale Netzwerke | astronews.com ist mir was wert | Werbung | Kontakt | Suche
Impressum | Nutzungsbedingungen | Datenschutzerklärung | Cookie-Einstellungen
     ^ Copyright Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999-2023. Alle Rechte vorbehalten.  W3C
Diese Website wird auf einem Server in der EU gehostet.

© astronews.com / Stefan Deiters und/oder Lieferanten 1999 - 2020
Alle Rechte vorbehalten. Vervielfältigung nur mit Genehmigung.


URL dieser Seite: https://www.astronews.com:443/news/artikel/2022/05