Att spränga plast med kraftfulla lasrar förvandlar den till små diamanter

Enkel plast kan förvandlas till små diamanter med en puls av laserljus, och en liknande process kan inträffa inuti jätteplaneter, vilket kan förklara några av deras mysterier

Fysik


2 september 2022

Diamant med pincett och förstoringsglas.Gemstone Beauty ;  Shutterstock ID 1928999420;  inköpsorder: -;  jobb: -;  klient: -;  Övrig: -

Små diamanter kan skapas med en kraftfull laserblästring

Shutterstock/tonkid

Att spränga plast med kraftfulla lasrar kan skapa små diamanter. Liknande processer kan inträffa vid de höga temperaturer och tryck som finns inom planeter, vilket kan hjälpa till att förklara varför Uranus och Neptunus är så konstiga.

Forskare har kunnat skapa nanodiamanter tidigare genom att lysa lasrar på en blandning av kol och väte, men det krävde extraordinärt höga tryck. Siegfried Glenzer vid SLAC National Accelerator Laboratory i Kalifornien och hans kollegor fann att genom att använda en enkel plast som kallas PET – som vanligtvis används för att göra flaskor och andra behållare – som innehåller kol, väte och syre, kunde de göra diamanter under mycket mindre extrema förhållanden.

När de avfyrade en kraftfull laser mot plasten värmdes den upp till temperaturer mellan 3200°C och 5800°C och stötvågorna som genererades av laserpulsen förde plasten till tryck uppemot 72 gigapascal – lika med en femtedel av trycket i Jordens kärna. Detta separerade väte och syre från kolet och lämnade efter sig små diamanter några nanometer i diameter och en form av vatten som kallas superioniskt vatten, som leder elektricitet lättare än vanligt vatten.

Detta hände vid lägre tryck än i tidigare experiment med andra material, säger Glenzer, och liksom PET innehåller gigantiska planeters interiörer såväl syre som kol och väte.

“Vad det betyder är att diamanter förmodligen finns överallt”, säger Glenzer. “Om det händer vid lägre tryck än tidigare sett, betyder det att de är inuti Uranus, inuti Neptunus, inuti vissa månar som Titan, som innehåller kolväten.”

Sådana diamanter som bildas i Neptunus mantel och sedan sjunker mot dess kärna och genererar friktion och värme i processen kan förklara varför planeten är oväntat varm. Och inom Uranus kan fickor av superioniskt vatten som blivit över från diamantbildning leda elektriska strömmar, vilket kan ha något att göra med den konstiga formen på dess magnetfält.

Ett nästa steg är att inkludera denna process i modeller av dessa världar och se om den kan förklara några av deras många mysterier, säger Glenzer. En annan är att samla in nanodiamanterna efter att de bildats. Liknande material används redan i industriella slipprocesser och kan vara användbara i många vetenskapliga tillämpningar, men produceras vanligtvis genom att detonera sprängämnen.

“I de andra experimenten, där det nödvändiga trycket var mycket högre, var förhållandena så extrema och dynamiska att diamanterna slutade att falla isär”, säger Glenzer. “Nu när vi har hittat ett sätt att göra diamanterna med lägre tryck, kan vi ha en chans att faktiskt skörda diamanterna.”

Journalreferens: Vetenskapens framsteg, DOI: 10.1126/sciadv.abo0617

Mer om dessa ämnen:

Leave a Comment

Your email address will not be published.