Алмазы, как известно, образуются в условиях высокого давления и температуры, что объясняет их высокую стоимость. Однако теперь ученым удалось создать алмазы в лаборатории при обычном давлении всего за 15 минут.
Экстремальные условия
По сути, алмаз - это обычный углерод, который подвергся огромному давлению и температуре, в результате чего его атомы кристаллизовались в определенную структуру.
На Земле единственное место с подходящими природными условиями - это глубокие слои мантии, на сотни километров вниз. Только позже они поднимаются ближе к поверхности, попадая наверх благодаря вулканическим извержениям. Это делает алмазы редкими и дорогими. Добавьте к этому одну из самых изощренных маркетинговых кампаний в истории, и вы получите чрезвычайно востребованный драгоценный камень.
Ученые уже много десятилетий умеют выращивать алмазы в лабораториях. Но обычно для этого по-прежнему требуются экстремальные условия - давление почти в 50 000 атмосфер и температура около 1500 °C. Однако теперь новый метод позволяет получать алмазы при обычном давлении и более низких температурах.
Алмазы при нормальном давлении
Новый метод, разработанный командой из Института фундаментальных наук (IBS) и Ульсанского национального института науки и техники (UNIST) в Южной Корее, синтезирует алмазы с использованием жидкого металлического сплава галлия, железа, никеля и кремния. В резервуаре объемом 9 литров эта металлическая смесь подвергается воздействию метана и водорода при температуре 1025 °C. Через 15 минут газ удаляется из системы, а на дне образуется алмазная пленка. Ее можно легко отделить и использовать для исследований или сразу пустить в дело.
Обычно методы синтеза алмазов требуют наличия «частиц-затравок», к которым первые атомы углерода прикрепляются и формируют вокруг себя алмаз. Но в данном случае следовые количества кремния в жидком металле, по-видимому, помогают атомам углерода образовывать кластеры. В итоге получается очень чистый алмаз. Металлы можно менять, но, похоже, кремний является ключевым элементом процесса.
Теперь исследователи планируют изучить другие жидкие металлические сплавы и газы, а также твердые формы углерода, чтобы определить, насколько эффективно они могут использоваться для создания алмазов. Хотя вряд ли мы скоро увидим украшения с алмазами, выращенными в резервуарах с жидким металлом, они могут найти применение в промышленности.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
