A gyémántokat nehéz elkészíteni. A föld felső köpenyében, körülbelül száz mérföldnyire a felszín alatt, koponya-zúzási nyomás és szikla-olvadás hőmérséklete alatt alakulnak ki. Noha ezeknek a körülményeknek a laboratóriumban történő megismétlése egyre gyakoribb, az ehhez szükséges felszerelés drága, és a folyamat napoktól hetekig tarthat.
kapcsolodo tartalom
- Legalább 145 széntartalmú ásványi anyag hiányzik, és segíthet megtalálni őket
- Az ókori gyémántok jöttek a tengervízből, és a jövõbeli gyémántok jöhetnek a levegõbõl
- Ez az afrikai növény vezet a gyémánt betétekhez
Most, évtizedek óta végzett tesztelés után, az észak-karolinai állami egyetem egy csapata felfedezte a gyémántok gyors előállításának módját, amelyet úgy lehet meghozni, hogy szénet nem szorítják szélsőséges nyomás alá, vagy nem melegítik szokásos sütéssel.
„A szén gyémántmá való átalakítása a világ leghosszabb ideje a tudósok áhított célja volt” - mondja Jagdish Narayan, a héten a Journal of Applied Physics folyóiratban közzétett cikk vezető szerzője.
Meglepő módon, a gyémántok kidolgozása során Narayan és csapata felfedezte a szén új fázisát is, amelyet Q-szénnek neveznek. Ez a bizarr anyag még keményebb, mint a gyémánt, mágneses és lágy fényt bocsát ki. A gyorsabb, olcsóbb gyémántok előállításában játszott szerepe mellett a Q-szén felhasználható az elektronikus kijelzőkben is, és elősegítheti más bolygók mágnesességének megértését.
A szén gyémántmá változtatása óriási energiát igényel, ezért korábban azt gondolták, hogy csak magas nyomás és hőmérséklet hatására képződnek - magyarázza Rebecca Fischer geofizikus, a Smithsonian Nemzeti Természettudományi Múzeum posztdoktori tagja, aki nem vett részt a kutatásban. .
De Narayan szerint ez mind sebességgel zajlik. "A gyors folyamat révén alapvetően becsaphatjuk az Anya Természetet" - mondja.
Rendszeres helyiségnyomás alatt a csapat rendkívül rövid lézerimpulzusnak tette ki amorf szénet, amelynek nincs bármilyen kristályszerkezete. Ez kb. 6 740 Fahrenheit-fokig hevítette a szént - összehasonlításként a Nap felszíne 10 000 Fahrenheit-fok körül van.
Az olvadt szén pocsolya ezután gyorsan lehűtésre került, vagy leállt, hogy kemény új Q-szén képződjön.
A szén más változatai rendkívül eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek - például puha, átlátszatlan grafit és kemény, szikrázó gyémántok - és a Q-szén sem kivétel. Ha például a szén megolvad, akkor az atomok közötti kötések lerövidülnek, és nincs idő meghosszabbodni, mivel az anyag hirtelen lehűl. Ez a készterméket sűrűbbé és nehezebbé teszi, mint a gyémánt.
Még izgalmasabb, hogy a Q-szén szobahőmérsékleten mágneses - ez a néhány kevésbé előállított mágneses szén anyag. És sajátos atomi elrendezése miatt az anyag kis mennyiségű fényt bocsát ki. Ezek a tulajdonságok rendkívül értékes lehet a Q-szén számára a jövőbeli elektronikus alkalmazások szempontjából.
Közvetlenebb felhasználása azonban segíti a gyémánt létrehozását. Az olvadt szén lehűtési sebességének kismértékű megváltoztatásával a tudósok felhasználhatják a gyémántok kristályainak csomó formában történő előállítására, például nanonevelek, mikrotűcskék, nanodotok és filmek formájában, magyarázza Narayan.
Közeli kép, amely bemutatja az új technika alkalmazásával készített mikrodimantákat. (Alkalmazott Fizika Folyóirat) A folyamat olcsó, részben azért, mert olyan lézert használ, amely már népszerű a lézeres szemműtéteknél. Ezenkívül a módszer növeli a gyémántokat nanosekundumban.
"Körülbelül 15 perc alatt elkészíthetünk karátot" - mondja Narayan.
Jelenleg a gyémántok kicsik - Narayan szerint a legnagyobb körülbelül 70 mikron széles, vagy nagyjából az emberi haj szélessége. De biztos abban, hogy a folyamat kibővíthető. Ezen a ponton a drágakő méretének fő határa a lézer, mondja, és a szélesebb sugár nagyobb gyémántot eredményezhet.
De a nagy drágakő előállítása helyett ez a módszer valószínűleg a legígéretesebb a kisebb csillagszórók tömegtermeléséhez - mondja Fischer.
Az apró gyémántok különféle területeken hasznosak, beleértve az elektronikát, az orvostudományt és a csiszolóanyagokat - magyarázza Keal Byrne fizikus, aki a természettudományi múzeum posztdoktori tagja is. "Nagyszerű újszerű módja annak, hogy újból készítsük a [gyémántokat] - különösen azt, amely elkerüli a régi módszerek sokféle infrastruktúráját" - mondja Byrne.
A csapat most arra összpontosít, hogy megértse a Q-szén érdekes tulajdonságait, sőt arra is utal, hogy ez segíthet megmagyarázni más olyan bolygók mágneses tereit, amelyeknek nincsen aktív dinamikája.
De még sok minden megtanulható, mielőtt megkezdenénk tesztelni az ilyen típusú elméleteket, mondja Byrne: „Nagyon érdekes felfedezés. [De] mi jön belőle - most ez az érdekes rész. "
