با ۲٫۵ ساعت انتظار، الماس خودتان را بسازید

الماس، سخت ترین ماده طبیعی روی زمین، طی میلیاردها سال تحت فشار و دمای زیاد اعماق زمین تشکیل می شود. اکنون محققان موفق شده اند این کریستال گرانبها را در عرض 150 دقیقه بسازند.

به گزارش سرگرمی روز، شکل گیری الماس های طبیعی تحت فشار و دمای شدید در عمق زمین میلیاردها سال طول می کشد، اما شکل های مصنوعی را می توان بسیار سریعتر تولید کرد، البته در دهه های اخیر این فرآیند با اعمال فشار بسیار بالا در عرض چند هفته انجام می شد. بیل

در حال حاضر، یک روش جدید مبتنی بر ترکیبی از فلزات مایع می تواند کریستال های الماس مصنوعی را در عرض چند دقیقه، بدون نیاز به فشار شدید، تشکیل دهد. جزئیات این کشف در مجله Nature منتشر شده است.

فرآیند جدید یک لایه پیوسته از الماس را در دمای بالای حدود 1025 درجه سانتیگراد (C) در عرض 150 دقیقه و با فشار یک جو (همان فشار هوا در سطح دریا) تشکیل می دهد. فشار مورد نیاز ده ها هزار بار کمتر از فشار مورد نیاز برای تولید الماس مصنوعی است.

پس از دستیابی به این فرآیند، محققان مؤسسه علوم پایه در کره جنوبی ابراز اطمینان کردند که این فرآیند می تواند برای ایجاد تفاوت قابل توجهی در تولید الماس مصنوعی بهینه شود.

حل کردن کربن در فلز مایع برای تولید الماس روش کاملا جدیدی نیست. جنرال الکتریک نیم قرن پیش فرآیند مشابهی را با استفاده از سولفید آهن مذاب توسعه داد، اما این فرآیند همچنان به 5 تا 6 گیگا پاسکال فشار و یک دانه الماس برای چسباندن کربن ها به یکدیگر نیاز داشت.

جزئیات روش جدید

محققان در مقاله خود می گویند: “ما روشی را برای رشد الماس در یک فشار اتمسفر و در دمای متوسط ​​با استفاده از آلیاژ فلز مایع کشف کرده ایم. کاهش فشار با استفاده از مخلوط دقیق فلزات مایع شامل گالیم، آهن، نیکل و سیلیکون به دست آمد. یک سیستم خلاء تخصصی در یک محفظه گرافیتی تعبیه شده است تا فلز را در حالی که در معرض مخلوط متان و هیدروژن قرار می‌گیرد، به سرعت گرم و سپس خنک کند.

این شرایط باعث می شود اتم های کربن متان به فلز مذاب نفوذ کنند و به عنوان دانه های الماس عمل کنند. تنها پس از 15 دقیقه، تکه های کوچک کریستال های الماس از فلز مایع درست در زیر سطح شروع به بیرون آمدن کردند و در نهایت، دو ساعت و نیم پس از شروع فرآیند، نوار پیوسته ای از الماس تشکیل شد.

البته ضخامت این لایه کریستالی الماس تنها چند صد نانومتر است، اما محققان انتظار دارند با چند ترفند این فرآیند را بهبود بخشید. “ما معتقدیم که با تغییرات ساده، رشد الماس در مقیاس بزرگ می تواند با استفاده از سطح یا رابط بزرگتر، با پیکربندی عناصر گرمایشی برای دستیابی به منطقه رشد بالقوه بزرگتر، و با توزیع کربن در منطقه رشد الماس در راه های جدید،” آنها گفتند.

این تغییرات زمان بر است و تحقیقات در مورد این فرآیند هنوز در مراحل اولیه است، اما نویسندگان مطالعه معتقدند این روش پتانسیل بالایی دارد و سایر فلزات مایع را می توان برای دستیابی به نتایج مشابه یا حتی بهتر ترکیب کرد.

فرآیندی که در حال حاضر برای ایجاد اکثر الماس های مصنوعی در طیف گسترده ای از فرآیندهای صنعتی، الکترونیک و حتی کامپیوترهای کوانتومی استفاده می شود چندین روز طول می کشد و به فشار بسیار بیشتری نیاز دارد. حال، اگر این روش جدید پتانسیل خود را ثابت کند، ساخت الماس بسیار سریعتر و بسیار آسان تر خواهد شد.

محققان می گویند: رویکرد کلی استفاده از فلزات مایع می تواند رشد الماس را در سطوح مختلف تسریع و پیش ببرد و شاید رشد الماس بر روی ذرات ریز الماس را تسهیل کند.