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科學(xué)家研發(fā)了一種簡(jiǎn)單快速制造小鉆石的方法,耗能極低并且不需要催化劑。這種技術(shù)主要是從石油天然氣里面提煉特殊分子,然后在強(qiáng)壓之下用激光加熱這些分子。不過該方法的應(yīng)用可能有限,因?yàn)橹荒茉斐霾贿^頭發(fā)絲粗的鉆石。
斯坦福大學(xué)地質(zhì)學(xué)家說,鉆石的形成一般需要熱力學(xué),值得高興的是我們的方法可以不必用真的用地球熱力。
今天我們擁有的天然鉆石由地底數(shù)百英里之下的碳構(gòu)成,那里的溫度可高達(dá)幾千華氏度。鉆石通過火山活動(dòng)來(lái)到地表,和它們一起被帶上來(lái)的還有地球內(nèi)部的古老礦石。
斯坦福大學(xué)礦物學(xué)家認(rèn)為,鉆石為我們帶來(lái)地球最深處的構(gòu)成樣本。
相比之下,研究人員還是感興趣于能在實(shí)驗(yàn)室里完成鉆石的形成過程。因?yàn)檫@最終可能有助于把鉆石的獨(dú)特性應(yīng)到到其他地方。鉆石堅(jiān)硬無(wú)比,透光,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定而且高效導(dǎo)熱,這些屬性應(yīng)用廣泛,包括在醫(yī)學(xué),生物感應(yīng),量子計(jì)算硬件和常規(guī)工業(yè)。專家在過去60多年里來(lái)一直在努力制造人工鉆石,但是傳統(tǒng)的鉆石合成方法一般需要大量的能耗和時(shí)間或者額外的催化劑。研究人員希望有一個(gè)純凈的系統(tǒng),在不需要催化劑的情況下,單個(gè)物質(zhì)可以在這個(gè)系統(tǒng)里面轉(zhuǎn)化為純鉆石。
研究中他們先從化石燃料里提煉出一種和石巖很像的粉末,在原子級(jí)上,這種粉末叫做類鉆體,結(jié)構(gòu)類似于鉆石,不同的是,鉆石里面晶體被分成了由一個(gè)或兩個(gè)或者三個(gè)分子籠組成的單元。不像真鉆單純由碳構(gòu)成,類鉆體還包含氫原子。
研究人員說,從這些小模塊入手可以更快更簡(jiǎn)單的合成鉆石,比起只是模擬地球內(nèi)部天然形成鉆石所需要高壓高溫條件,這種方式還可以讓我們以更完整更貼切的方式學(xué)習(xí)鉆石的形成過程。
研究人員在顯微鏡下用針管取一丁點(diǎn)粉末,然后將粉末放入一個(gè)密閉空間里,該空間叫做鉆石砧板細(xì)胞,這里面被兩個(gè)打磨光滑的鉆石包著并在外力的作用下施加和地球內(nèi)部環(huán)境相似的壓力。
最后是用激光加熱樣本,片刻間粉末就轉(zhuǎn)化成了鉆石。
研究人員認(rèn)為他們要解決的一個(gè)基本的問題是分子籠結(jié)構(gòu)和數(shù)量是否影響類鉆體如何轉(zhuǎn)化成鉆石,他們發(fā)現(xiàn)三個(gè)分子籠的類鉆體 triamantane只用極少的能量就可以自我轉(zhuǎn)化成鉆石。
研究人員說,因?yàn)殂@石砧板之間可以加壓的粉末量的限制,意味著該方法只能用于制造微粒的鉆石,但是現(xiàn)在我們對(duì)制造純鉆的關(guān)鍵技術(shù)又多了一些了解。
本文來(lái)源:dailymail
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