fallback

Учени са създали синтетични диаманти само за 150 минути

Нов метод, базиран на смес от течни метали, може да произведе  изкуствен диамант за минути, без нужда от огромно налягане

19:00 | 25 април 2024
Автор: Антон Груев

Естествените диаманти се образуват в продължение на милиарди години при екстремни температури налягане дълбоко в недрата на Земята. Синтетичните форми могат да се произвеждат много по-бързо, но обикновено все още изискват интензивно налягане в продължение на няколко седмици, пише Sciencealert.

Нов метод, базиран на смес от течни метали, може да създаде изкуствен диамант за броени минути, без да е необходимо огромно налягане.

Въпреки че все още са необходими високи температури от порядъка на 1025°C, непрекъснат диамантен филм се образува за 150 минути и то при 1 атм (или стандартна атмосферна единица). Това е еквивалентът на налягането, което усещаме на морското равнище, и десетки хиляди пъти по-малко от обичайно необходимото.

Екипът, който стои зад иновативния подход, ръководен от изследователи от Института за фундаментална наука в Южна Корея, е уверен, че процесът може да бъде увеличен, за да се постигне значителна промяна в производството на синтетични диаманти.

Разтварянето на въглерод в течен метал за производството на диаманти не е нещо напълно  ново. Преди половин век General Electric е разработила процес, при който използва разтопен железен сулфид.

Но тези процеси все още изискват налягане от 5-6 гигапаскала и диамантено „семе“, към което въглеродът да се прикрепи.

 „Открихме метод за отглеждане на диаманти при налягане от 1 атм. и при умерена  температура  чрез използване на течна метална сплав", пишат изследователите в публикувания документ.

Намаляването на налягането е постигнато с помощта на внимателно подготвена смес от течни метали: галий, желязо, никел и силиций. В графитен корпус е изградена специално изработена вакуумна система, която много бързо нагрява и след това охлажда метала, докато той е изложен на въздействието на комбинация от метан и водород.

Тези условия карат въглеродните атоми от метана да се разпръснат в разтопения метал, действайки като семена за диамантите. Само след 15 минути малки фрагменти от диамантени кристали се изтласкват от течния метал точно под повърхността, докато при два часа и половина изложение се получава непрекъснат диамантен филм.

Въпреки че концентрацията на въглерода, образуващ кристалите, е намаляла на дълбочина от само няколкостотин нанометра, изследователите очакват, че процесът може да бъде подобрен с няколко корекции.

„Предполагаме, че преки модификации биха могли да позволят отглеждането на диамант върху много голяма площ чрез използване на по-голяма повърхност или интерфейс, чрез конфигуриране на нагревателни елементи за постигане на много по-голяма потенциална област на растеж и чрез разпределяне на въглерода в областта на растеж на диаманта по някои нови начини“, пишат изследователите.

Тези модификации ще отнемат време, а изследванията на този процес са все още в много ранен етап, но авторите на новото изследване смятат, че той има голям потенциал - и че могат да се включат други течни метали, за да се получат подобни или дори по-добри резултати.

Процесът, който понастоящем се използва за създаване на повечето синтетични диаманти - използвани за различни промишлени процеси, електроника и дори квантови компютри - отнема няколко дни и изисква много по-голямо налягане. Ако тази нова техника разгърне потенциала си, създаването на диаманти ще стане много по-бързо и много по-лесно.

„Общият подход на използване на течни метали би могъл да ускори и ускори растежа на диаманти върху различни повърхности и може би да улесни растежа на диаманти върху малки диамантени частици“, пишат изследователите.

fallback
fallback