حقق فريق علمي بقيادة جامعة روستوك ومركز هيلمهولتز دريسدن-روسيندورف (HZDR) اختراقًا كبيرًا بتصنيع الكربون السائل لأول مرة. كان يُعتقد سابقًا أن هذه المادة لا يمكن دراستها في بيئات المختبرات.
استخدم هذا الاختراق ليزر DiPOLE 100-X الذي طورته منشأة الليزر المركزية (CLF) التابعة لمجلس المنشآت العلمية والتكنولوجية في المملكة المتحدة، وله أهمية كبيرة لتطوير مفاعلات الاندماج النووي المستقبلية. يتميز الكربون السائل بنقطة انصهار عالية جدًا تبلغ حوالي 4500 درجة مئوية وخصائص هيكلية فريدة، مما يجعله مكونًا رئيسيًا محتملاً لمفاعلات الاندماج النووي. يمكن أن يعمل كمبرد للمفاعل وكمخفف لسرعة النيوترونات، وهو أمر حاسم للحفاظ على التفاعل المتسلسل اللازم للاندماج.
تتطلب عملية إنتاج الكربون السائل ظروفًا قاسية. استخدم ليزر DiPOLE 100-X عالي الأداء لخلق هذه الظروف، حيث يتم تسييل عينة الكربون الصلبة في جزء من مليار من الثانية. تم التقاط أنماط الحيود باستخدام شعاع X-ray، مما كشف عن ترتيب الذرات داخل الكربون السائل المتدفق. استمرت كل تجربة لجزء من الثانية وتم تكرارها عدة مرات مع تغييرات طفيفة في المعلمات. تم تجميع هذه الصور الحيودية لاحقًا لإنشاء صورة كاملة لتحول الكربون من الحالة الصلبة إلى السائلة.
أشار بيان صحفي إلى أن الكربون السائل لا يذوب تحت الضغط الجوي العادي، بل يتحول مباشرة إلى الحالة الغازية. يصبح سائلًا فقط تحت ضغط شديد ودرجة حرارة حوالي 4500 درجة مئوية (أعلى نقطة انصهار لأي مادة). لذلك، لم يكن من الممكن دراسته في المختبرات سابقًا. على الرغم من أن الضغط بالليزر قدم طريقة لتحقيق هذه الحالة السائلة العابرة، إلا أن التحدي الرئيسي كان إجراء قياسات دقيقة خلال هذه اللحظات القصيرة. لقد تم التغلب على هذا التحدي باستخدام نظام European XFEL ونظام D100-X المصمم خصيصًا لدراسة الحالات القصوى لمواد مثل الكربون السائل.
