Рівняння добре відоме: високий тиск + висока температура + вуглець = алмаз. Однак цей процес не такий простий, як здається. Знадобилися мільярди років, щоб шари магми відклалися один на один усередині Землі, що призвело до ідеальних умов для утворення найбажанішого каменю в поп-культурі, увічненого Мерилін Монро як найкращий друг жінки.
Хоча природні алмази заслужили своє місце як об’єкти бажання, вони залишаються недоступними для більшості людей. Однак нещодавно з’явилися нові альтернативи, такі як алмази, синтезовані в лабораторії. Тепер ще одна новинка: тиск, одна з найбільших перешкод для створення більших каменів, нарешті може бути подоланий.
Знижений тиск
Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Nature, показує, що дослідники з Інституту фундаментальних наук у Південній Кореї розробили новий метод створення штучних дорогоцінних каменів.
Цей метод, заснований на суміші рідких металів, обіцяє виробляти алмази за лічені хвилини, усуваючи необхідність екстремального тиску, який раніше вважався незамінним. Виробництво все ще вимагає високих температур, близько 1025°С, хоча це майже на 500°С нижче, ніж те, що зараз потрібно для виробництва кристала в лабораторії.
Тиск, у свою чергу, значно знизився, наближаючись до тиску, який відчувається на рівні моря (близько 1 атм), що є значним прогресом порівняно з традиційними методами, які можуть вимагати тиску до 60 000 атм.
Розмір все ще залишає бажати кращого: цей підхід дозволив отримати кристали діаметром менше 100 нанометрів, що приблизно дорівнює розміру типового вірусу. Незважаючи на це, дослідники впевнені, що завдяки постійним коригуванням та вдосконаленням можна буде виробляти більші камені та алмазні плівки для промислового застосування.
З лабораторії на ринку, це майбутнє діамантів
Це не перша спроба виробництва алмазів з використанням рідких металів. Близько 50 років тому компанія General Electric досягла успіху в цій галузі, використовуючи розплавлений сульфід заліза. Однак необхідність надзвичайно високого тиску все ще обмежувала процес. Однак суміш галію, заліза, нікелю та кремнію з південнокорейського випробування виявилася більш ефективною для цієї мети.
Спеціально виготовлену вакуумну систему було сконструйовано в графітовому корпусі для швидкого нагрівання та охолодження металу під час впливу комбінації метану та водню. Процес включає диспергування атомів вуглецю з метану в розплавленому металі, що каталізує утворення алмазів. Вражаючі результати спостерігалися за короткі проміжки часу: невеликі фрагменти кристалів з’являлися всього за 15 хвилин, тоді як дві з половиною години впливу призводили до утворення суцільної алмазної плівки.
Ще є можливості для вдосконалення, але початкові результати вражають. Завдяки можливості швидко та ефективно виробляти алмази, це відкриття може вплинути на ювелірну промисловість і відкрити двері до нових застосувань у передовій електроніці та оптиці найближчим часом.
