Oamenii de știință au creat diamante în cîteva minute. Care este metoda

Oamenii de știință au utilizat o nouă tehnică prin care au creat diamante în 15 minute la presiunea normală a atmosferei și fără a folosi un diamant inițial, ceea ce ar putea face ca aceste pietre prețioase să fie mult mai ușor de produs în laborator.

Diamantele naturale se formează în manta Pămîntului, zona de sub suprafață îngropată la sute de kilometri adîncime. Procesul are loc la presiuni imense, de mai mulți gigapascali, și la temperaturi care depășesc 1.500 grade Celsius.

Condiții similare sînt folosite în metoda curentă pentru a sintetiza 99% dintre toate diamantele create artificial. Numită creștere la temperaturi și presiuni înalte (HPHT), această metodă folosește condiții extreme pentru a convinge carbonul dizolvat în metale lichide, cum ar fi fierul, să se transforme în diamant în jurul unui mic nucleu, sau diamant inițial.

Cu toate acestea, presiunile și temperaturile înalte sînt dificil de produs și de menținut. În plus, componentele implicate influențează dimensiunea diamantelor, cele mai mari avînd aproximativ un centimetru cubic, cam cît o afină. În plus, HPHT are nevoie de o săptămînă sau două pentru a produce chiar și aceste mici pietre prețioase. O altă metodă, numită depunere chimică de vapori, elimină unele dintre cerințele HPHT, cum ar fi presiunile înalte. Dar altele persistă, cum ar fi necesitatea unor nuclee, explică Live Science.

Noua tehnică prin care cercetătorii au creat diamante în 15 minuteelimină unele dintre dezavantajele ambelor procese de sinteză enunțate mai sus.

O echipă condusă de Rodney Ruoff, chimist fizician de la Institutul pentru Științe de Bază din Coreea de Sud, a publicat descoperirile în jurnalul Nature

Metoda nouă a fost în dezvoltare de mult timp. „De peste un deceniu mă gîndesc la noi moduri de a crește diamante, deoarece credeam că ar putea fi posibil să realizăm acest lucru în moduri care ar putea fi neașteptate (după gîndirea ‘convențională’)”, a declarat Ruoff.

Cum funcționează noua metodă?

Pentru început, cercetătorii au folosit galiu încălzit electric cu puțin siliciu într-un creuzet de grafit. Galiul poate părea un element neobișnuit, dar a fost ales pentru că un studiu anterior, fără legătură cu cel de față, a arătat că ar putea cataliza formarea de grafen din metan. Grafenul, la fel ca diamantul, este carbon pur, dar conține atomii într-un singur strat, spre deosebire de orientarea tetraedrică a pietrei prețioase.

Cercetătorii au plasat creuzetul într-o cameră special construită, menținută la presiunea atmosferică a nivelului mării, prin care putea fi circulat metan superîncalzit, bogat în carbon. Concepută de coautorul Won Kyung Seong, tot de la Institutul pentru Științe de Bază, această cameră de 9 litri putea fi pregătită pentru experimentare în doar 15 minute, permițîndu-i echipei să întreprindă rapid runde cu diferite concentrații de metale și gaze.

Prin astfel de ajustări, cercetătorii au constatat că un amestec de galiu-nichel-fier, împreună cu un strop de siliciu, era optim pentru catalizarea creșterii diamantelor. De fapt, cu acest amestec, echipa a obținut diamante de la baza creuzetului după doar 15 minute. În două ore și jumătate, s-a format un film mai complet de diamant. Analize spectroscopice au arătat că acest film era în mare parte pur, dar conținea cîțiva atomi de siliciu.

.