Виявляється, що екстремальні впливи можуть викликати ударні хвилі, які поширюються всередині кристала одного з найбільш твердих і міцних матеріалів на світі — алмазу. І вченим з німецької дослідницької організації Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) вдалося сфотографувати процес поширення ударних хвиль за допомогою надкоротких імпульсів рентгенівського випромінювання. Ці надзвичайно яскраві й короткі спалахи рентгена дозволили вченим відстежити всі динамічні зміни кристалічної гратки алмазу, що відбуваються в момент проходження ударної хвилі. Крім цього, отримана послідовність знімків мала надзвичайно високу часову та просторову роздільну здатність.»Наш експеримент відкриває двері в абсолютно нову наукову галузь» — розповідає доктор Андреас Шропп (Dr. Andreas Schropp), яка працювала у складі групи, очолюваної професором Крістіаном Шрер (Prof. Christian Schroer), — «Ми використовували високошвидкісну рентгенографію для визначення кількісних змін локальних властивостей кристала і динамічних змін структури матерії під впливом надзвичайних дій».Під час досліджень вчені використовували найсильніший рентгенівський лазер у світі, Linac Coherent Light Source LCLS, розташований у Національній лабораторії лінійних прискорювачів SLAC, США. Дослідники встановили алмазну смугу, довжиною 3 сантиметри і товщиною 0.3 міліметра в спеціальному утримувачі. Ударна хвиля була ініційована в алмазі за допомогою короткої спалахи інфрачервоного лазера, який був сфокусований на тонкій грані кристала. Імпульс тривав всього 150 пікосекунд і в ньому була укладена потужність в 12 трильйонів Ват на квадратний сантиметр. Виникла ударна хвиля пройшла крізь кристал алмазу, переміщаючись зі швидкістю 72 тисячі кілометрів на годину.»Для того, щоб отримати знімки настільки швидких процесів, потрібно використання джерела надзвичайно коротких проміжків часу», — пояснює доктор Шропп, — «Цим джерелом став рентгенівський лазер LCLS, імпульс якого має тривалість всього в 50 фемтосекунд, що дозволяє запам’ятати навіть самі швидкі переміщення. Використовується рентгенівська мікроскопія дозволила отримати роздільну здатність близько 500 нанометрів на один піксель.Однак, кожен «постріл» лазера повністю руйнує випробуваний зразок матеріалу. Тому нам довелося повторювати експеримент з ідентичними зразками, роблячи зі зрушенням за часом один кадр зображення за один раз. І в результаті ми зібрали з отриманих зображень повне відео, яке демонструє процес проходження ударної хвилі крізь кристал алмаза».Використовуючи отримане відео, вчені змогли визначити кількісні зміни щільності матеріалу при проходженні ударної хвилі. Аналіз показав, що ударна хвиля стискає алмаз приблизно на 10 відсотків і такої деформації не може винести навіть самий міцний матеріал у світі.»Зважаючи на те, що алмаз володіє масою виділяються фізичних властивостей, він є дуже корисним матеріалом при проведенні деяких досліджень, так і з технологічної точки зору» — розповідає професор Джером Гастінгс (Prof. Jerome Hastings) з лабораторії SLAC, — «І подальше вивчення властивостей цього матеріалу дозволить істотно розширити області його застосування».Вчені розраховують, що удосконалення рентгенівських лазерів і оптимізація використовуваних датчиків дозволять їм у майбутньому збільшити просторове дозвіл до 100 нанометрів на один піксель. Це стане можливим після введення в дію нового європейського рентгенівського лазера XFEL, будівництво якого ведеться в даний час. Завдяки всепроникною природу рентгенівського випромінювання таку технологію можна використовувати для вивчення будь-яких твердих матеріалів, включаючи і метали.»Такий метод досліджень може дати дуже багато нового галузі науки під назвою матеріалознавство. І, як відомо, це наука визначає дуже багато чого, з чим ми стикаємося буквально кожен день. Цілком імовірно, хоча це буде і не так помітно, розроблені нами методи зможуть у майбутньому вплинути і на нашу з вами життя», — підвів підсумок доктор Шропп.