Для чего нужны алмазы? Казалось бы, ответ понятен – для того, чтобы депутатам и чиновникам было что дарить жёнам и любовницам на ДР или 8 марта, но у алмазов есть и более унылые применения. Чрезвычайная твердость, оптическая прозрачность, химическая стабильность, высокая теплопроводность делают алмазы ценным материалом для медицины, промышленности, технологий квантовых вычислений и многих других практических приложений.
Природные алмазы кристаллизуются из углерода в сотнях километров под поверхностью Земли, где температура достигает тысяч градусов Цельсия. Большинство природных алмазов, выбрались на поверхность в результате извержений вулканов, прихвативших древние минералы из глубин Земли миллионы лет назад.
Однако ученые научились синтезировать алмазы из углерода уже более 60 лет, но для таких превращений требуется большое количество энергии, время или добавление катализатора – часто металла – который снижает качество конечного продукта. «А вот если бы вещество превращалось в чистый алмаз без катализатора?» – подумали физики из Стэнфорда и разработали новый способ получения искусственных алмазов.
Сырьём для синтеза алмазов выбрали порошки, напоминающие каменную соль, и встречающиеся в нефтяных танкерах – диамондоиды. В диамондоидах кроме углерода присутствует водород, а атомы расположены в пространстве так же, как и у алмаза. Однако решётка диамандоидов не сплошная, а как бы разделена на мелкие алмазные блоки, состоящие из одной, двух или трех клеток или ячеек.
Исследователи загрузили образцы диамондоидов в камеру высокого давления, называемую алмазной наковальней. В такой наковальне порошок сдавливается между двумя полированными алмазами. С помощью простого винта устройство может создать давление, аналогичное давлению в центре Земли.
Затем учёные нагревали образцы с помощью лазера и обнаружили, что трехкомпонентный диамондоид, называемый триамантаном, может превращаться в алмаз с удивительной простотой и скоростью. Схема опыта на картинке, а внизу просвечивающая оптическая микроскопия после нагрева лазером образца.
При 900 Кельвинах, что соответствует температуре раскаленной лавы, и 20 гигапаскалях, что превышает атмосферное давлении в сотни тысяч раз, атомы углерода триамантана структурируются в алмаз, а водород рассеивается. Само преобразование происходит за доли секунды, и, что интересно, атомы углерода выстраиваются в алмазную решётку, минуя другую форму углерода – графит.
Так что помни, с помощью давления и лазеров можно получать чистейшие алмазы из нефтяных отходов. Но пока очень мелкие – всего пара микрометров в поперечнике, но зато без катализаторов.
Инфа отсюда.