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史丹福大學科學家將化石燃料分子變成新型人造純鑽

據外媒報導,最近一項新研究調查了鑽石形成背後的機制,並發現了生產獨特形式的人造寶石的新方法,這可能意義重大,而不僅僅是全球珠寶商的金庫。史丹福大學科學家開發的一種新型人造鑽石,為這種高壓生產過程提供了更多的啟示,並以在原油和天然氣中發現的分子為出發點。

2020-02-26 19:45 / 0人閱讀過此篇文章  

據外媒報導,最近一項新研究調查了鑽石形成背後的機制,並發現了生產獨特形式的人造寶石的新方法,這可能意義重大,而不僅僅是全球珠寶商的金庫。史丹福大學科學家開發的一種新型人造鑽石,為這種高壓生產過程提供了更多的啟示,並以在原油和天然氣中發現的分子為出發點。

常規鑽石在極高的熱量和壓力下在地球表面以下數百英里處成型,從而使碳結晶成有價值的寶石。數十年來,科學家們一直在嘗試各種方法,將各種材料轉變為合成材料,甚至全球最大的鑽石開採公司戴比爾斯也參與其中。然而,這些方法通常涉及大量能量,並且需要催化劑來觸發轉化。史丹福大學地球、能源與環境科學學院的研究人員著手尋找一種更簡單的方法。

該研究的主要作者蘇爾吉耶·帕克(Sulgiye Park)說:「我們希望看到一個乾淨的系統,其中單一物質可以轉化為純鑽,而無需催化劑。」在製作新的合成鑽石時,科學家們從石油罐中提煉出粉末。該小組通過強大的顯微鏡檢查了這些材料,觀察到粉末中的原子模式與構成鑽石晶體的原子的組織方式相同。

與常規鑽石不同,眾所周知,這些不同的類金剛石純粹由碳組成,因為它們也含有氫。然後,研究小組將這些類金剛石裝入了所謂的金剛石砧盒中,科學家們經常使用這種設備來產生極高的壓力並生產超硬材料。然後他們用雷射加熱這些材料,並通過一系列測試和模擬,研究小組發現三籠式類金剛石能夠以極少的能量轉化為純金剛石。三籠式類金剛石的碳原子在約1160°F(627°C)的溫度下和比地球大氣壓力高出許多倍的壓力迅速迅速對齊,氫從混合物中消失了。

所有這些操作都在不到一秒鐘的時間內完成,研究人員指出,這項技術能夠產生的鑽石很少。它的真正價值在於可以就如何形成鑽石提供的見解。

研究人員表示:「從這些基礎材料開始,您可以更快、更輕鬆地製造鑽石,並且比僅僅模仿鑽石中的高壓和高溫,您還可以更完整、更周到的方式了解鑽石加工過程,鑽石如何自然形成的地球的一部分。」

增進我們對這些合成鑽石的形成方式的理解可能會給珠寶行業帶來不小的影響。鑽石的硬度、透明度、化學穩定性、熱導率和其他獨特屬性可以使它們對從醫學到生物傳感到量子計算等領域的科學家有用。研究高級作者余琳說道:「如果您可以製造出很少量的這種純鑽,那麼您就可以針對特定應用以受控方式對其進行摻雜。」

該研究發表在《科學進展》雜誌上。





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