Очередная Международная конференция по высоким давлениям AIRAPT-22, объединенная с японской конференцией по высоким давлениям, проходила в г.Токио (Япония) с 26 по 31 июля 2009 года.

Конференцию посетило около 450 участников из которых почти 250 –японские исследователи.

Премия Бриджмена была присуждена Р. Хемлей (США), в своей пленарной лекции Р. Хемлей сделал обзор наиболее ярких, по его мнению, достижений последних лет в области высоких давлений. Премия Японского общества по высоким давлениям была присуждена Т. Ирифуне (Япония), который в своей пленарной лекции представил последние данные о работе в области геохимии и геофизики с использованием многоступенчатых многопуансонных аппаратов. В настоящее время исследования на таких аппаратах проводятся вплоть до давлений 70-80 ГПа, до температур 2500К. Данные о структурах новых фаз и о фазовых равновесиях, полученные с использованием данных аппаратов высокого давления, гораздо более достоверны, чем результаты, полученные с использованием алмазных наковален с лазерным нагревом. Осложняющим обстоятельством является дороговизна соответствующего оборудования и трудоемкость экспериментов. Японские центры по высоким давлениям являются безусловными мировыми лидерами в области применения многоступенчатых многопуансонных аппаратов. Помимо исследований минералов Земли Т.Ирифуне подробно остановился на свойствах нанополикристаллического алмаза, синтезированного впервые в его лаборатории. Исследованию нанополикристаллического алмаза и испытанию изготовленных на его основе наковален высокого давления было посвящено около 10 устных и стендовых докладов (главным образом, группы Х. Сумии (Япония)). Помимо рекордно высокой твердости нанополикристаллов алмазов (140 ГПа по Кнуппу) данные материалы имеют рекордно высокую трещиностойкость 14-16 МН/м^3/2и высокую термическую стабильность. При нагревании до 900^оС твердость таких нанополикристаллов падает от 140 ГПа до 100 ГПа, в то время как для обычных монокристаллов алмаза твердость при таких температурах уменьшается кардинально - от 120 ГПа до 30 ГПа. В настоящее время максимальный размер образцов нанополикристаллического алмаза составляет 6х6х6 мм³. Изготовленные из данного материала алмазные наковальни испытаны до давлений 2.3 Мбар.

         Премия Джемиссона для молодых ученых была присуждена Й. Куваяме (Япония) за цикл исследований с использованием алмазных наковален с лазерным нагревом при давлениях свыше 2 Мбар. Именно Й. Куваяма несколько лет назад обнаружил сверхплотную модификацию кремнезема со структурой пирита, существующую при давлениях свыше 2.5 Мбар. В своем докладе Й Куваяма рассказал о недавних результатах по исследованию структуры Fe и сплавов Fe-Ni при давлениях 2-3 Мбар и температурах 1000-2500^оС.

         В ранге пленарных докладов была также проведена мемориальная сессия, посвященная ушедшим из жизни в течение последних 2х лет, известным исследователям в области высоких давлений – Т. Холлу (США), М. Николю (США), И.Гончаренко (Россия/Франция).

         В отличие от предыдущей конференции AIRAPT-21 на конференции AIRAPT-22 практически не было представлено новых данных по исследованию водорода в мегабарном диапазоне давлений. Вместе с тем, достаточно много сообщений было посвящено исследованию гидридов – силана SiH₄, метана СН₄ и родственных систем.

В ряде теоретических групп (А. Оганов США), Дж. Тсе (Канада)) были предсказаны высокие температуры сверхпроводящего перехода под давлением в SiН₄, GеН₄, SnН₄. Вместе с тем новые экспериментальные данные О. Дегтяревой (Великобритания) показывают, что ранее экспериментально обнаруженная в группе М. Еремца (Германия) сверхпроводимость SiН₄ под давлением является артефактом. В действительности наблюдаемая сверхпроводимость связана с образованием сверхпроводящих гидридов платины и рения. В группе Р. Хемлей (США) получены интересные данные о синтезе под давлением гидрида с рекордно большим содержанием водорода SiН₄(Н₂)₂. Изучение данного соединения под давлением, возможно, поможет понять механизм металлизации чистого водорода. Л. Сун (Китай) представил результаты структурных исследований метана СН₄ до 2Мбар. Метан вплоть до этих давлений остается диэлектриком. А.Шинозоши (Япония) и А. Гончаров (США) представили экспериментальные данные о полимеризации СН₄ при давлениях Р > 2 ГПа и высоких температурах и об образовании высших углеводородов.

 Группой К. Шимидзу (Япония) представлены недавно опубликованные данные о переходе металл-полупроводник в Li и Р > 50ГПа. Структуры фаз Li в мегабарном диапазоне являются предметом активных экспериментальных и теоретических исследований последних лет. Дж. Тсе (Канада) представил обзор данных исследований. М. Еремец (Германия) представил данные о переходе Nа в прозрачное диэлектрическое состояние при P>1.5Мбар.

Структура Nе до 240 ГПа методом рентгеновской дифракции изучалась К.. Такемурой (Япония). Установлено, что вплоть до этих давлений фазовых переходов в Nе не происходит, структура остается гранецентрированной кубической.

Дж. Стинтон (Великобритания) представил новые данные о структуре промежуточных молекулярных фаз азота.

В течение конференции развернулась обширная дискуссия о свойствах и структуре фазы высокого давления бора. А.Оганов (США) предполагает существование в данной модификации бора значительной степени ионности, в то время как в группе Л. Дубровинского химическая связь в данной структуре рассматривается как практически чисто ковалентная. Новая модификация на 10% плотней стабильной фазы бета-бор (плотность 2,52г/см³) и имеет высокую твердость Н~52ГПа.

         В сообщении И.Лоа (Великобритания) были представлены результаты по динамике решетки и электронным спектрам фазы Те III, имеющей несоразмерную структуру. Установлено, что причиной формирования необычной структуры является нестинг поверхности Ферми. П. Зинин (США) рассказал о новом способе лазерного возбуждения упругих волн в веществе под давлением в алмазных наковальнях. Получены данные для продольной и поперечной скоростей звука в Fe до 30 ГПа.

         На конференции подробно обсуждалось проблема несоответствия «ударно-волновых» и «статических» данных по кривым плавления ряда металлов в мегабарном диапазоне. С. Ву (США) предложила объяснение данного несоответствия за счет образования пластической фазы с аномально высокой диффузией в ОЦК-металлах при температурах значительно ниже плавления при высоких давлениях. Вместе с тем Р. Беллер (США) представил ряд экспериментальных свидетельств того, что в экспериментах его группы наблюдается именно плавление, а не переход в твердом состоянии. А. Гончаров (США) представил новые результаты по изучению кривой плавления СО₂. Оказалось, что при давлениях свыше 50 ГПа кривая плавления СО₂ прерывается кривой распада соединения на углерод и кислород.

         Из сообщений о новых сверхтвердых материалах, полученных под давлением, помимо нанополикристаллического алмаза, следует упомянуть синтез нанополикристаллического кубического нитрида бора (группа В. Соложенко (Франция)) Объемные образцы кубического нитрида бора с наноразмерным зерном были получены из турбостратного нитрида бора при Р~20ГПа, Т~ 1600^оС. Материал имеет высокую твердость Н~85ГПа и трещиностойкость К_IC~11МН/м^3/2. В группе Б. Винклера (Германия) получены новые сверхтвердые соединения ТаС, Rе₂C. В группе М. Хаягавы (Япония) получена новая сверхтвердая модификация ТаN. Заметим, что новые фазы в системах Та-С, Rе-С, Та-N были получены в ИФВД РАН в лаборатории С.В. Поповой еще в 70х годах прошлого века.

         Из исследований жидкостей и стекол при высоких давлениях заслуживает упоминания работы Т. Сато (Япония) по изучению структуры и плотности стекла SiО₂ вплоть до давлений 1Мбар. Х Чиба (Япония) представила новые данные по структурным изменениям в расплавах Аs, Sb, SnТе. При сжатии в расплавах, как и в кристаллах «снимается» Пайлерсовское искажение, и структура становится более изотропной. Н.Хамая (Япония) сообщил о существовании достаточно резкого структурного перехода под давлением 2ГПа в молекулярной жидкости SnI₄. Дж. Симеони (Италия) представила данные по неупругому рентгеновскому рассеянию вблизи критической точки для ряда металлических жидкостей. Установлено, что коротковолновые возбуждения сдвигового типа в расплавах практически исчезают при приближении к линии Видома (линия Видома соответствует максимуму теплоемкости и является, в некотором смысле, экстраполяцией кривой кипения).

         Из работ по предсказанию новых материалов с помощью компьютерного моделирования следует отметить сообщение Т. Цуя (Китай). В работах его группы была предсказана новая фаза С₃N₂ имеющая упругие модули и твердость, близкие к алмазным. Данная фаза, согласно расчетам, является диэлектриком (щель – 3,5эВ). Также было предсказано, что гипотетическая модификация ВС₃ имеет высокую твердость Н~45ГПа и является сверхпроводником с высокой температурой сверхпроводящего перехода ~40К. В ходе дискуссии выяснилось, что сверхпроводимость, да и собственно состояние металла в гипотетических соединениях бора с углеродом, очень чувствительны к типу и степени упорядочения атомов В и С по подрешеткам. В группе Д. Клуга (Канада) был предсказан переход в фазу углерода с простой кубической структурой при Р=20Мбар, Т~ 4000К.

         Вообще, фазовой диаграмме углерода было посвящено довольно много сообщений. Из данных ударно-волновых измерений лаборатории Ливермора (США) установлено, что алмаз устойчив до давлений, по крайней мере, 8Мбар. При давлениях 10–15Мбар стабильной фазой углерода является модификация со структурой ВС8. Температура плавления в этом диапазоне почти не зависит от давления и составляет 8000К, а соответствующий расплав, в отличие от твердой фазы, имеет металлическую проводимость.

         Исследованию электрон-транспортных, магнитных и оптических свойств под давлением было посвящено относительно небольшое число работ. Тем не менее ряд представленных результатов заслуживает внимания.

         Ряд сообщений был посвящен изучению под давлением нового класса высокотемпературных сверхпроводников - оксипниктидов. В ряде материалов наблюдался рост температуры сверхпроводящего перехода или возникновения новых сверхпроводящих фаз, в то время как для большинства изученных оксипниктидов, напротив, наблюдалось подавление сверхпроводимости. Существенного прогресса в понимании поведения данного класса материалов под давлением пока не достигнуто. Заметим, что большинство докладов по данной теме было представлено исследователями Японии и Китая. Группой К.Шимидзу представлены свежие данные по изучению сверхпроводимости в Са и Ве. Максимальная температура сверхпроводящего перехода в Са составляет 25К при давлении 160ГПа. В Ве сверхпроводимость при Т>0.8К пока не обнаружена. Дж. Шилинг (США) сообщает об обнаружении сверхпроводимости в Еu под давлением (Т_с~2К). Таким образом, Еu стал 53м элементарным веществом, для которого обнаружена сверхпроводимость. В докладе И. Мураты (Япония) были представлены интересные результаты о переходе металл-диэлектрик в органическом кристалле НТМSF-TCNQ при Р=8ГПа. Данный переход связывается с формированием волны спиновой плотности. Переход металл-диэлектрик при давлениях 6 ГПА наблюдался также в тяжелофермионном проводнике СеRu₄Sb₂. Т. Окада (Япония) представил результаты по исследованию ионной проводимости льда давлении свыше 40ГПа.

Дж. Проктор (Великобритания) продемонстрировал первый пример исследований под давлением пленок графена (как свободного, так и на подложке). Были изучены рамановские спектры под давлением до 8ГПа. Поведение «свободного» графена под давлением сходно с графитом, динамика колебаний в графене на подложке в значительной степени определяется подложкой.

         Несколько сообщений было посвящено изучению клатритов воды. В частности О. Тсчонер (США) рассказал о новом гидрате, полученном под давлением, - LiOH^.7H₂O. В геологическом сообществе продолжаются дискуссии о содержании связанной воды в минералах мантии. В нижней мантии по различным оценкам содержание воды варьируется от 3% до 12%.

         Отдельная секция на конференции была посвящена шкале высоких давлений. А.Гончаров (США) сообщил о новых измерениях уравнения состояния и упругих констант кубического нитрида бора при давлениях до 1.5 Мбар и температурах до 3000К. Полученные данные используются для построения «термодинамической» шкалы высоких давлений. Й. Акахама (Япония) представил данные по частоте рамановского рассеяния в алмазе вплоть до давлений 410ГПа (давление определялось по уравнению состояния Рt из рентгеновских данных).

         На конференции было представлено большое количество новых методических разработок. Л. Дубровинский (Германия) и Дж. Шен (США) продемонстрировали свои варианты компактных переносных установок по лазерному нагреву в мегабарном диапазоне давлений. Много докладов было посвящено исследованию степени гидростатичности различных сред при высоких давлениях. И. Накамура (Япония) исследовал степень гидростатичности различных масел на основе данных об остаточной деформации маленьких медных и алюминиевых шариков. С. Клотц (Франция) и Н. Татейва (Япония) исследовали степень гидростатичности большого класса жидкостей и твердых тел. Наилучшие гидростатические условия при Р>15ГПа, как и ожидалось, обеспечиваются в том случае, когда в качестве среды, передающей давление, используется гелий или неон. Интересно, что большинство углерод-содержащих  органических жидкостей после затвердевания обладают очень большой жесткостью и не могут быть использованы в качестве квазигидростатических сред. Так глицерин при комнатной температуре при давлениях свыше 8ГПа становится более жесткой средой чем NaCl.

         М.Мито с соавторами (Япония)модифицировали метод исследования магнитной восприимчивости при высоких давлениях. Достигнута чувствительность, позволяющая определить магнитный момент 10^-8Еmu. В группе С.Тозера (США) разработана методика исследования эффекта Холла при температурах от 1К до 300К и давлениях до 5 ГПа с использованием наковален из SiC.

         Достаточно много сообщений было посвящено поведению белков и биологических объектов при высоких давлениях. Обзор по данной теме был представлен К.Акарамой (Япония).

         От ИФВД РАН на конференции В.В. Бражкин представил 2 устных доклада –по исследованию структуры и вязкости под давлением расплавов В₂О₃ и Аs₂S₃, а также по синтезу углеводородов из неорганических веществ. Также было представлено 3 стендовых доклада – А.Е. Петровой – по исследованию магнитного перехода в МnSi; Е.М. Дижура - по превращениям диэлектрик-металл в низкоразмерных системах под давлением и О.Ф. Ягафарова – по упругим свойствам фуллеритов С₆₀ и С₇₀ под давлением.

         Следующая конференция AIRAPT-23 состоится в 2011г. в г. Мумбаи (Индия), на проведение конференции AIRAPT-24 подана заявка от университета г.Сиэтла (США).