No plastmasas pudelēm var iegūt dimantus: fiziķi atklājuši jaunu tehnoloģiju

Vācu zinātniekiem izdevies ar jaudīga lāzera palīdzību pārvērst plastmasu nanodimantos – viena lāzera impulsa laikā iespējams iegūt aptuveni desmit triljonus ārkārtīgi sīku dimanta kristālu. Šis atklājums nākotnē varētu pavērt iespējas tīrākai un efektīvākai nanodimantu ražošanai, raksta “Unian.net”.

Pārvērst plastmasas pudeli dimantos izklausās pēc zinātniskās fantastikas, taču šāds eksperiments jau veikts laboratorijā. Pētnieki no Vācijas Drēzdenes Helmholca centra un Rostokas universitātes izmantoja plānu PET plēvi - materiālu, no kura izgatavo arī ūdens pudeles.

Pētījuma galvenais jaunums ir tas, ka zinātniekiem pirmo reizi izdevies ne vien radīt nanodimantus, bet arī tos veiksmīgi iegūt neskartā veidā. Pētījuma rezultāti publicēti zinātniskajā žurnālā “Diamond and Related Materials”.

Eksperimentā jaudīgs lāzers tiek raidīts pret plastmasas plēvi trīs reizes minūtē. Tas rada triecienvilni, kas materiālu saspiež aptuveni 100 gigapaskālu spiedienā - gandrīz miljonu reižu lielākā nekā atmosfēras spiediens.

Dažu nanosekunžu laikā oglekļa atomi pārkārtojas un veido dimanta kristālus.

Tomēr sarežģītākais izrādījās nevis kristālu radīšana, bet gan to savākšana. Nanodimanti no plastmasas plēves tiek izsviesti ar ātrumu, kas pārsniedz 10 kilometrus sekundē, un, saduroties ar cietu virsmu, tie varētu tikt iznīcināti.

Lai no tā izvairītos, pētnieki aiz plastmasas plēves novietoja mīkstu gēlu, kas amortizē triecienu. Pēc tam gēlu iespējams izšķīdināt ūdenī un iegūt neskartus kristālus.

Katrs nanodimants ir aptuveni trīs nanometrus liels un sastāv no apmēram 3000 oglekļa atomiem. Pētījuma pirmais autors Bens Hoizers atzina, ka pēc daudzu gadu darba veiksmīgais rezultāts bijis īpašs brīdis.

Pētījums sākotnēji tika sākts, lai modelētu apstākļus Urāna un Neptūna iekšienē. Zinātnieki pieļauj, ka šo planētu dzīlēs metāns milzīga spiediena ietekmē pārvēršas dimantos, kas vēlāk varētu krist lejup kā nokrišņi.

Tomēr jaunā metode varētu būt noderīga arī ārpus planētu fizikas. Tā potenciāli var kļūt par alternatīvu pašreizējām nanodimantu ražošanas metodēm, kurās izmanto sprāgstvielas. Šādi iegūtajos kristālos var palikt metālu piemaisījumi, kuru likvidēšanai nepieciešama apstrāde ar skābi.

Nanodimantus jau pašlaik izmanto virsmu pulēšanā, savukārt jaunā tehnoloģija ļauj to sastāvā ievadīt arī citu elementu atomus, tādējādi pielāgojot kristālus dažādiem pielietojumiem.

Nākotnē šādi materiāli varētu noderēt kvantu sensoru izstrādē un kā kontrastvielas magnētiskās rezonanses izmeklējumos.

Neraugoties uz veiksmīgo eksperimentu, tehnoloģija pagaidām nav gatava plašai rūpnieciskai izmantošanai. Pašlaik iespējams ģenerēt tikai trīs lāzera impulsus minūtē, tāpēc zinātnieku komanda jau strādā pie jaunas iekārtas, kas spētu ģenerēt līdz pat desmit impulsiem sekundē.

Ja šo ierobežojumu izdosies pārvarēt, plastmasas pārstrāde nākotnē varētu iegūt pavisam negaidītu pielietojumu - no atkritumu materiāla ražot augstas tīrības pakāpes nanodimantus.