Τα φυσικά διαμάντια χρειάζονται δισεκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστούν στις ακραίες πιέσεις και θερμοκρασίες βαθιά κάτω από το έδαφος. Οι συνθετικές μορφές μπορούν να παραχθούν πολύ πιο γρήγορα.
Μια νέα μέθοδος που βασίζεται σε ένα μείγμα υγρών μετάλλων μπορεί να δημιουργήσει ένα τεχνητό διαμάντι μέσα σε λίγα λεπτά, χωρίς να χρειάζεται μια τεράστια συμπίεση.
Ενώ εξακολουθούσαν να απαιτούνται υψηλές θερμοκρασίες, στην περιοχή των 1.025°C , σχηματίστηκε ένα συνεχές φιλμ διαμαντιού σε 150 λεπτά και σε 1 atm (ή τυπική μονάδα ατμόσφαιρας). Αυτό είναι το ισοδύναμο της πίεσης που αισθανόμαστε στο επίπεδο της θάλασσας, και δεκάδες χιλιάδες φορές μικρότερη από την πίεση που απαιτείται συνήθως.
Η ομάδα πίσω από την καινοτόμο προσέγγιση, με επικεφαλής ερευνητές από το Ινστιτούτο Βασικής Επιστήμης στη Νότια Κορέα, είναι πεπεισμένη ότι η διαδικασία μπορεί να κλιμακωθεί ώστε να κάνει σημαντική διαφορά στην παραγωγή συνθετικών διαμαντιών.
Η διάλυση άνθρακα σε υγρό μέταλλο για την κατασκευή διαμαντιών δεν είναι εντελώς νέα. Η General Electric ανέπτυξε μια διαδικασία πριν από μισό αιώνα χρησιμοποιώντας, για παράδειγμα, λιωμένο θειούχο σίδηρο.
Αλλά αυτές οι διαδικασίες εξακολουθούσαν να απαιτούν πιέσεις 5-6 γιγαπασκάλ και έναν «σπόρο» διαμαντιού για να προσκολληθεί ο άνθρακας.
«Ανακαλύψαμε μια μέθοδο για την ανάπτυξη διαμαντιών σε πίεση 1 atm και σε μέτρια θερμοκρασία χρησιμοποιώντας ένα υγρό κράμα μετάλλων», γράφουν οι ερευνητές στη δημοσιευμένη εργασία τους.
Η μείωση της πίεσης επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας ένα προσεκτικά αναμεμειγμένο μίγμα υγρών μετάλλων: γάλλιο, σίδηρο, νικέλιο και πυρίτιο. Ένα εξατομικευμένο σύστημα κενού κατασκευάστηκε μέσα σε ένα περίβλημα γραφίτη για να θερμαίνει πολύ γρήγορα και στη συνέχεια να ψύχει το μέταλλο ενώ εκτίθεται σε συνδυασμό μεθανίου και υδρογόνου.
Αυτές οι συνθήκες προκαλούν τα άτομα άνθρακα από το μεθάνιο να εξαπλωθούν στο λιωμένο μέταλλο, λειτουργώντας ως σπόροι για τα διαμάντια. Μετά από μόλις 15 λεπτά, μικρά θραύσματα κρυστάλλων διαμαντιών βγήκαν από το υγρό μέταλλο ακριβώς κάτω από την επιφάνεια, ενώ δυόμισι ώρες έκθεσης παρήγαγαν ένα συνεχές φιλμ διαμαντιού, αναφέρει το Science Alert.
Αν και η συγκέντρωση του άνθρακα που σχηματίζει τους κρυστάλλους μειώθηκε σε βάθος μόλις μερικές εκατοντάδες νανόμετρα, οι ερευνητές αναμένουν ότι η διαδικασία μπορεί να βελτιωθεί με μερικές τροποποιήσεις.
″Προτείνουμε ότι οι απλές τροποποιήσεις θα μπορούσαν να επιτρέψουν την ανάπτυξη διαμαντιών σε μια πολύ μεγάλη περιοχή χρησιμοποιώντας μεγαλύτερη επιφάνεια ή διεπαφή, διαμορφώνοντας θερμαντικά στοιχεία για να επιτευχθεί μια πολύ μεγαλύτερη δυναμική περιοχή ανάπτυξης και διανέμοντας άνθρακα στην περιοχή ανάπτυξης διαμαντιών με μερικούς νέους τρόπους.” γράφουν οι ερευνητές.
Αυτές οι τροποποιήσεις θα χρειαστούν χρόνο και η έρευνα σε αυτή τη διαδικασία βρίσκεται ακόμη σε πολύ πρώιμα στάδια, αλλά οι συγγραφείς της νέας μελέτης πιστεύουν ότι έχει πολλές δυνατότητες - και ότι άλλα υγρά μέταλλα θα μπορούσαν να ενσωματωθούν για να γίνουν παρόμοια ή ακόμα καλύτερα αποτελέσματα.
Η διαδικασία που χρησιμοποιείται επί του παρόντος για τη δημιουργία των περισσότερων συνθετικών διαμαντιών - που χρησιμοποιούνται για μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανικών διεργασιών, ηλεκτρονικών, ακόμη και κβαντικών υπολογιστών - διαρκεί αρκετές ημέρες και χρειάζεται πολύ περισσότερη πίεση. Εάν αυτή η νέα τεχνική εκπληρώσει τις δυνατότητές της, η κατασκευή διαμαντιών θα γίνει πολύ πιο γρήγορη και πολύ πιο εύκολη.
«Η γενική προσέγγιση της χρήσης υγρών μετάλλων θα μπορούσε να επιταχύνει και να προωθήσει την ανάπτυξη των διαμαντιών σε μια ποικιλία επιφανειών και ίσως να διευκολύνει την ανάπτυξη διαμαντιών σε μικρά σωματίδια διαμαντιού (σπόροι)», γράφουν οι ερευνητές.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature .