a természetben a gyémántok évmilliárdok alatt alakulnak ki a föld mélyén. Ehhez a folyamathoz kivételesen magas nyomású és 1000 Ft-ot meghaladó hőmérsékletű környezet szükséges.
nemzetközi csapatunk két különböző típusú gyémántot készített szobahőmérsékleten — percek alatt. Ez az első alkalom, hogy a gyémántokat sikeresen előállították laboratóriumban hozzáadott hő nélkül.
eredményeinket a small folyóiratban teszik közzé.
a gyémántnak több formája is van
a szénatomok számos módon kötődhetnek egymáshoz, hogy különböző anyagokat képezzenek, beleértve a puha fekete grafitot és a kemény átlátszó gyémántot.
számos jól ismert formája van a szénnek grafitszerű kötéssel, beleértve a grafént, a legvékonyabb anyagot, amelyet valaha mértek. De tudta, hogy egynél több típusú szénalapú anyag is létezik gyémántszerű kötéssel?
egy normál gyémántban az atomok köbös kristályszerkezetben vannak elrendezve. Azonban az is lehetséges, hogy ezeket a szénatomokat úgy rendezzük el, hogy hatszögletű kristályszerkezetük legyen.
ezt a különböző formájú gyémántot Lonsdaleitnek hívják, amelyet az Ír kristályográfus és a Royal Society munkatársa, Kathleen Lonsdale után neveztek el, aki röntgensugarak segítségével tanulmányozta a szén szerkezetét.
nagy az érdeklődés a Lonsdaleit iránt, mivel az előrejelzések szerint 58% — kal keményebb, mint a hagyományos gyémánt-amelyet már a legnehezebb természetben előforduló anyagnak tartanak a Földön.
először a természetben fedezték fel, az Arizonai Canyon Diablo meteorit kráter helyén. Az anyag kis mennyiségét azóta laboratóriumokban szintetizálták grafit melegítésével és összenyomásával, nagynyomású prés vagy robbanóanyagok felhasználásával.
kutatásaink azt mutatják, hogy mind a Lonsdaleit, mind a normál gyémánt szobahőmérsékleten, laboratóriumi körülmények között, csak nagy nyomás alkalmazásával képződhet.
tovább: grafit: tőkét Ausztrália kell befektetni átalakítás
A sok módon, hogy egy gyémánt
gyémánt szintetizáltak laboratóriumokban, mivel amennyire vissza 1954. Azután, Tracy Hall a General Electricnél egy olyan folyamat segítségével hozta létre őket, amely utánozta a földkéreg természetes körülményeit, fém katalizátorok hozzáadásával a növekedési folyamat felgyorsítása érdekében.
az eredmény nagynyomású, magas hőmérsékletű gyémántok voltak, amelyek hasonlóak a természetben találhatókhoz, de gyakran kisebbek és kevésbé tökéletesek. Ezeket ma is gyártják, főleg ipari alkalmazásokhoz.
a gyémántgyártás másik fő módszere egy kémiai-gáz eljárás, amely egy kis gyémántot használ “magként” a nagyobb gyémántok termesztéséhez. A hőmérséklet körülbelül 800 fő. Bár a növekedés meglehetősen lassú, ezek a gyémántok nagyok és viszonylag hibamentesek lehetnek.
a természet tippeket adott a gyémánt kialakításának más módjairól, beleértve a meteoritok Földre gyakorolt erőszakos hatását, valamint olyan folyamatokat, mint például a nagy sebességű aszteroida ütközések a naprendszerünkben-létrehozva az úgynevezett “földönkívüli gyémántokat”.
a tudósok megpróbálták megérteni, hogy pontosan hogyan hatnak a földönkívüli gyémántok. Bizonyos bizonyítékok vannak arra, hogy a magas hőmérséklet és nyomás mellett a csúszó erők (más néven “nyíróerők”) fontos szerepet játszhatnak kialakulásuk kiváltásában.
a nyíróerők által érintett tárgyat felül az egyik, alul pedig az ellenkező irányba tolják.
példa erre egy pakli kártya balra tolása a tetején, jobbra pedig az alján. Ez arra kényszerítené a paklit, hogy elcsússzon, a kártyák pedig szétterjedjenek. Ezért a nyíróerőket ” csúszó “erőknek is nevezik.
gyémántok készítése szobahőmérsékleten
munkánkhoz olyan kísérletet terveztünk, amelyben egy kis grafitszerű széndarabot mind extrém nyíróerőknek, mind nagy nyomásnak vetettünk alá, hogy ösztönözzük a gyémánt képződését.
a legtöbb korábbi munkától eltérően ezen a fronton a tömörítés során a szénmintát nem melegítették fel. Fejlett elektronmikroszkóppal — nagyon nagy felbontású képek rögzítésére használt technikával-a kapott minta mind szabályos gyémántot, mind Lonsdaleitet tartalmazott.
ebben a soha nem látott elrendezésben egy vékony gyémánt ” folyót “(körülbelül 200-szor kisebb, mint egy emberi haj) Lonsdaleit” tenger ” vett körül.
a szerkezet elrendezése más anyagokban megfigyelt “nyírási sávozásra” emlékeztet, ahol egy keskeny terület intenzív, lokalizált törzset tapasztal. Ez arra utal, hogy a nyíróerők kulcsfontosságúak voltak e gyémántok szobahőmérsékleten történő kialakulásához.
kemény dió feltörni
a gyémántok szobahőmérsékleten, percek alatt történő előállításának képessége számos gyártási lehetőséget nyit meg.
pontosabban, hogy a” keményebb, mint a gyémánt ” Lonsdaleite így izgalmas hír az iparágak, ahol rendkívül kemény anyagok szükségesek. Például a gyémántot fúrófejek és pengék bevonására használják, hogy meghosszabbítsák ezen eszközök élettartamát.
a következő kihívás számunkra, hogy csökkentsük a gyémántok kialakításához szükséges nyomást.
kutatásunk során a legalacsonyabb nyomás szobahőmérsékleten, ahol a gyémántokat megfigyelték, 80 gigapascal volt. Ez 640 afrikai elefántnak felel meg egy balettcipő csúcsán!
Ha mind a gyémántot, mind a Lonsdaleitet alacsonyabb nyomáson lehetne előállítani, akkor többet tudnánk belőle készíteni, gyorsabban és olcsóbban.
Bővebben: az ásványi anyagok előállításának képessége átalakíthatja a drágakőpiacot, az orvosi iparágakat, sőt segíthet a szén levegőből történő kiszívásában
