Уран и Нептун – ледяные гиганты, массивные планеты, состоящие, в основном, из воды, аммиака и метана. Опускаясь все глубже в недра, они подвергаются воздействию огромного давления. Содержащие углерод соединения преобразуются в алмазы, выпадающие своеобразным «дождем»
В 2017 году команда исследователей из США и Германии смогла благодаря ускорителю частиц найти метод получения нано алмазов из полистирола (пенополистирола). Но спустя пять лет, они снова повторили этот эксперимент с использованием ПЭТ-пластика (из которого делают бутылки). Молекулы этого [ПЭТ] полимера содержат идеальную пропорцию атомов углерода, кислорода и водорода, что максимально схоже с планетами-гигантами.
Когда исследователи впервые попытались получить наноалмазы из полистирола, они облучали материал с помощью самого мощного рентгеновского лазера в мире Linac Coherent Light Source (LCLS) в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Калифорнии. Это мгновенно нагрело их до температуры до 6000 ° C и вызвало мощные ударные волны с давлением в несколько миллионов атмосфер, образуя крошечные «наноалмазы».
Но позже они обнаружили, что углеводородные материалы, такие как полистирол, не имеют важного элемента, который присутствует внутри ледяных гигантов: кислорода, который присутствует там в больших количествах.
Ученые исследовали другие материалы, которые могли бы ввести этот ключевой элемент в смесь и остановили свой выбор на ПЭТ*, который имеет хороший баланс не только углерода и водорода, но и кислорода, что делает его более близким химическим аналогом ледяных гигантов, чем полистирол.
Ученые повторили эксперимент, обработав образцы тонкой пленки ПЭТ с помощью LCLS, а затем используя два разных метода визуализации, чтобы проверить не только то, образуются ли наноалмазы, но и то, насколько быстро они выросли. И действительно, они обнаружили алмазы с плотностью до 3,87 грамма на кубический сантиметр.
Как утверждает один из соавторов эксперемента Доминик Краус - Эффект кислорода заключался в ускорении расщепления углерода и водорода и, таким образом, стимулировании образования наноалмазов Таким образом атомы углерода могли легче соединяться и образовывать алмазы.
Это исследование подтвердило гипотезу об алмазных дождях на ледяных планетах-гигантах, а так же открыло новый способ производства таких крошечных алмазов, которые используются в промышленных абразивах, полировальных составах и, возможно, когда-нибудь, в высокочувствительных квантовых датчиках.
*1 ПЭТ - форме пластика, обычно используемой для упаковки продуктов питания и напитков, которая имеет хороший баланс между углеродом, водородом и кислородом.
Ещё больше интересных фактов и статей в нашем телеграмм канале. Подпишитесь, чтобы быть в курсе новых постов.
Телеграмм канал: https://t.me/road_future_science
