ultrafast激光材料相互作用模拟地球核心条件
材料科学
2026-02-27 v1 地球物理
光学
摘要
ultrafast激光可创造可达到地球内部核心压力和温度的极端、非平衡热力学条件。本文表明，亚秒脉冲激发非晶硅-硫酸钙多层介质，可在受限的亚表面区域内驱动形成高压硅晶体相，包括石榴石、海默石和 pyrite 型高密度结构。利用 TEM、SAED 和 4D-STEM，直接描绘纳米尺度相演化并鉴别位于激光生成气泡内的晶体构型。补充的分子动力学模拟揭示了这些转化背后的热力学路径，其中快速电子压力可引发密度化和八面体配位，随后在 ultrafast 快速冷却过程中发生温度驱动的晶体化和位错相位转变。所得多晶体反映了不可在平衡加工下实现的双阶段路径。我们的结果表明，亚秒激光激发是一种可行的路线，可在无需晶体压力计的情况下合成和稳定超高密度高压硅相，对激光损伤机制、高能密度材料和行星物理学具有深远意义。
关键词
引用
@article{arxiv.2602.22460,
title = {Mimicking the earth core conditions with ultrafast laser materials interaction},
author = {Mohamed Yaseen Noor and Aram Yedigaryan and Gabriel Calderon and Arshak Tsaturyan and Elena Kanchan and Jinwoo Hwang and Carmen S. Menoni and Jean-Philippe Colombier and Enam Chowdhury},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.22460},
year = {2026}
}