Физики научились создавать алмазы из пластика: как работает технология

Фото: Getty Images

Превратить пластиковую бутылку в бриллианты кажется фантастикой, но такой эксперимент уже удалось провести в лаборатории. Как сообщает marca.com, физики из немецкого Центра Гельмгольца в Дрездене и Ростокского университета научились получать около 10 триллионов наноалмазов за один импульс мощного лазера, направленного на тонкую ПЭТ-пленку — материала, из которого изготавливают бутылки для воды.

Главная новизна исследования заключается в том, что учёным впервые удалось не только создать наноалмазы, но и собрать их в целости и сохранности. Результаты работы опубликованы в научном журнале Diamond and Related Materials.

На первый взгляд, процесс их образования довольно прост. Мощный лазер направляют на пластиковую пленку три раза в минуту. Он создает ударную волну, которая сжимает материал под давлением около 100 гигапаскалей — почти в миллион раз превышающим атмосферное. В течение нескольких наносекунд атомы углерода перестраиваются и образуют алмазы.

Однако сложность возникала на следующем этапе. Кристаллы вылетают со скоростью более 10 километров в секунду, поэтому столкновение с любой твёрдой поверхностью могло бы их разрушить. Чтобы этого не произошло, исследователи поместили за пластиковой пленкой мягкий гель. Он смягчает удар, а после растворения в воде позволяет собрать целые частицы.

Каждый наноалмаз имеет размер около трёх нанометров и состоит примерно из 3000 атомов углерода.

"Это был особенный момент после многих лет работы", — рассказал первый автор исследования Бен Гойзер.

Исследование начали, чтобы смоделировать условия внутри Урана и Нептуна. Учёные предполагают, что в недрах этих планет метан под действием огромного давления превращается в алмазы, которые впоследствии выпадают в виде осадков.

В то же время новый метод может стать альтернативой современному промышленному производству наноалмазов. Сейчас для этого используют взрывчатые вещества, а полученные кристаллы содержат остатки металлов, которые приходится удалять с помощью кислоты.

Наноалмазы уже применяют для полировки поверхностей. Кроме того, новая технология позволяет вводить в их состав атомы других элементов. Это может открыть путь к использованию таких кристаллов в квантовых датчиках и в качестве контрастных веществ при магнитно-резонансной томографии.

Однако нынешняя скорость производства — три лазерных импульса в минуту — пока недостаточна для промышленного применения. Поэтому команда уже работает над созданием лазера, способного генерировать до 10 импульсов в секунду.

Карпова Рада
Журналист AOinform