Dijamante je teško napraviti. Oni se formiraju u Zemljinom gornjem plaštu, otprilike stotinu milja ispod površine, pod pritiscima lomljenja lubanje i temperaturama taljenja stijena. Iako je umnožavanje ovih uvjeta u laboratoriju sve uobičajeno, oprema koju je potrebno napraviti je skupa, a postupak može trajati danima do tjednima.
Povezani sadržaj
- Nestaje nam najmanje 145 minerala koji sadrže ugljik, a možete im pomoći u pronalaženju
- Drevni dijamanti potječu iz morske vode, a budući dijamanti možda dolaze iz zraka
- Ova afrička biljka vodi put ka depozitima dijamanata
Sada, nakon desetljeća testiranja, tim sa Sveučilišta Sjeverne Karoline otkrio je brzi način izrade dijamanata koji se mogu napraviti bez istiskivanja ugljika pod ekstremnim pritiskom ili zagrijavanja konvencionalnim pečenjem.
„Pretvaranje ugljika u dijamant najduže je dugotrajni cilj znanstvenika širom svijeta“, kaže Jagdish Narayan, vodeći autor ovog rada objavljenog ovog tjedna u časopisu Primijenjena fizika .
Nevjerojatno, tijekom izrade dijamanata, Narayan i njegov tim otkrili su i novu fazu ugljika, nazvanu Q-ugljik. Ovaj bizarni materijal je još tvrđi od dijamanta, magnetski je i emitira mekani sjaj. Osim što ima ulogu u stvaranju bržih, jeftinijih dijamanata, Q-ugljik bi mogao naći koristi u elektroničkim prikazima i može pomoći našem razumijevanju magnetizma na drugim planetima.
Za promjenu ugljika u dijamant potrebna je ogromna količina energije, zbog čega se ranije mislilo da se formira samo pod visokim pritiscima i temperaturama, objašnjava geofizičarka Rebecca Fischer, postdoktorska suradnica u Smithsonianovu Nacionalnom prirodoslovnom muzeju koja nije bila uključena u istraživanje,
Ali prema Narayanu, sve je u brzini. "Brzim postupkom u osnovi možemo prevariti Majku prirodu", kaže on.
Pod normalnim sobnim pritiskom, tim je izložio amorfni ugljik, kojem nedostaje bilo kakva kristalna struktura, ekstremno kratkim laserskim impulsima. To je ugljik zagrijalo do otprilike 6.740 stupnjeva Farenhajta - za usporedbu, sunčeva površina je oko 10.000 stupnjeva Farenhajta.
Lopavica rastopljenog ugljika je zatim brzo ohlađena ili ugašena kako bi nastao novi čvrsti Q-ugljik.
Ostale verzije karbona pokazuju vrlo različita svojstva - poput mekog, neprozirnog grafita naspram tvrdih, blistavih dijamanata - i Q-ugljik nije iznimka. Na primjer, kad se ugljik rastopi, veze između atoma se skraćuju i više nemaju vremena za produljenje dok se materijal iznenada ohladi. To čini gotov proizvod gušći i tvrđi od dijamanta.
Još uzbudljivije je to što je Q-ugljik magnetski na sobnoj temperaturi - jedan od rijetkih materijala od magnetskog ugljika ikada proizvedenih. A zbog svog specifičnog atomskog rasporeda, materijal emitira male količine svjetlosti. Ova svojstva mogu učiniti Q-ugljik izuzetno vrijednim za buduće elektroničke primjene.
Njegova neposrednija upotreba, međutim, pomaže u stvaranju dijamanata. Lagano mijenjajući brzinu kojom se rastaljeni ugljik hladi, znanstvenici ga mogu koristiti za uzgoj kristala dijamanata u hrpi oblika, poput nanoelemenata, mikronešiljaka, nanodota i filmova, objašnjava Narayan.
Slika izbliza koja prikazuje mikro dijamante izrađene novom tehnikom. (Časopis za primijenjenu fiziku) Proces je jeftin, dijelom i zato što koristi laser koji je već popularan za laserske operacije očiju. Uz to, metoda uzgaja dijamante u nekoliko nanosekundi.
"Karat možemo napraviti za oko 15 minuta", kaže Narayan.
Dijamanti su trenutno mali - najveći je približno 70 mikrona ili otprilike širina ljudske dlake, prema Narayanu. Ali uvjeren je da se proces može povećati. U ovom je trenutku glavno ograničenje veličine dragulja laser, rekao je, a širi snop mogao bi stvoriti veće dijamante.
Ali umjesto da proizvodi veliki dragulj, metoda je vjerojatno najperspektivnija za masovnu proizvodnju manjih pjenušaca, kaže Fischer.
Sitni dijamanti korisni su na raznim poljima, uključujući elektroniku, medicinu i abrazive, objašnjava fizičarka Keal Byrne, također postdoktorska suradnica prirodoslovnog muzeja. "Sjajno je imati novi način stvaranja [dijamanata] - posebno onog koji izbjegava veliku infrastrukturu starih metoda", kaže Byrne.
Tim je sada fokusiran na razumijevanje intrigantnih svojstava Q-ugljika, čak sugerirajući da bi on mogao pomoći objasniti magnetska polja drugih planeta za koje se čini da nemaju aktivne dinamo.
Ali još mnogo toga treba naučiti prije nego što počnemo testirati takve teorije, Byrne kaže: "Doista je zanimljivo otkriće. [Ali] ono što iz toga proizlazi - to je sada zanimljiv dio. "
