ساخت الماس از بطری پلاستیکی
به گزارش سینا پرس فارس، در سیاراتی مانند اورانوس و نپتون چه اتفاقی می افتد، یک آزمایش ابتکاری برای کشف این موضوع توسط یک تیم جهانی انجام شد. آنها از فلاش‌های لیزری شدید برای بررسی اتفاقاتی که هنگام شلیک لیزر به ورقه نازکی از پلاستیک ساده PET رخ داد، استفاده کردند.
دانشمندان توانستند از فرضیه قبلی خود مبنی بر اینکه الماس ها در غول های یخی لبه منظومه شمسی ما واقعاً باران می بارد، حمایت کنند. روش دیگر این بود که این روش یک رویکرد کاملاً جدید برای ساخت نانوالماس‌هایی که برای مثال در حسگرهای کوانتومی بسیار حساس مورد نیاز هستند، ارائه می‌دهد.
شرایط شدید در داخل سیارات یخی بزرگ مانند نپتون و اورانوس با فشار میلیون‌ها برابر بیشتر از زمین و دمایی که می‌تواند به چندین هزار درجه سانتی‌گراد برسد، رخ می‌دهد. با این حال، حالت‌هایی از این دست را می‌توان با استفاده از فلاش‌های لیزری شدید برای برخورد به نمونه‌ای از یک ماده فیلم‌مانند، گرم کردن آن تا دمای 6000 درجه سانتی‌گراد در یک چشم به هم زدن و ایجاد موج ضربه‌ای که مواد را فشرده می‌کند، به طور خلاصه در آزمایشگاه بازتولید کرد.
دومینیک کراوس، استاد دانشگاه روستوک، گفت: تاکنون از فیلم‌های هیدروکربنی برای این نوع آزمایش‌ها استفاده می‌کردیم. و ما کشف کردیم که این فشار شدید الماس‌های ریز تولید می‌کند که به نام نانوالماس شناخته می‌شوند.
با این حال، از آنجایی که غول های یخی همچنین حاوی مقادیر قابل توجهی اکسیژن هستند، علاوه بر کربن و هیدروژن، تنها تا حدی قادر به تکرار فضای داخلی سیارات با استفاده از این فیلم ها بود. هنگامی که محققان به دنبال مواد فیلم مناسب بودند، به طور تصادفی به یک ماده روزمره برخوردند: PET، رزینی که برای ساخت بطری های پلاستیکی معمولی استفاده می شود، کراوس توضیح داد که: PET تعادل خوبی بین کربن، هیدروژن و اکسیژن برای شبیه سازی فعالیت در سیارات یخی دارد.
این تیم، تحقیقات خود را با استفاده از منبع نور منسجم، یک لیزر پرتو ایکس قدرتمند و مبتنی بر شتاب دهنده، در آزمایشگاه شتاب دهنده ملی SLAC در کالیفرنیا انجام دادند. آنها از آن برای تجزیه و تحلیل آنچه در هنگام برخورد فلاش های لیزری قدرتمند به فیلم PET رخ می دهد و همزمان با استفاده از دو روش اندازه گیری استفاده کردند: پراش اشعه ایکس برای تشخیص اینکه آیا نانوالماس ایجاد شده است یا خیر و به اصطلاح پراکندگی با زاویه کوچک برای دیدن اینکه الماس ها با چه سرعتی و چقدر بزرگ می شوند.
اکسیژن فرآیند را تسهیل می کند
دومینیک کراوس در گزارشی از نتایج می‌گوید: تاثیر اکسیژن تسریع شکافت کربن و هیدروژن و در نتیجه تشویق تشکیل نانوالماس بود. این بدان معناست که اتم‌های کربن می‌توانند راحت‌تر با هم ترکیب شوند و الماس تشکیل دهند. این بیشتر از این فرض حمایت می کند که به معنای واقعی کلمه الماس در داخل غول های یخی می بارد. احتمالاً یافته‌ها نه تنها مربوط به اورانوس و نپتون، بلکه به سیارات بی‌شماری دیگر در کهکشان ما نیز می‌شود. در حالی که قبلاً چنین غول‌های یخی به‌عنوان چیزهای کمیاب در نظر گرفته می‌شدند، اکنون به نظر واضح است که آنها احتمالاً رایج‌ترین شکل سیارات خارج از منظومه شمسی هستند.
این تیم همچنین با نکات دیگری روبرو شد: در ترکیب با الماس، آب باید تولید شود، اما در یک نوع غیر معمول. کراوس معتقد است: آب به اصطلاح ابریونیک ممکن است تشکیل شده باشد، اتم های اکسیژن یک شبکه کریستالی تشکیل می دهند که در آن هسته های هیدروژن آزادانه به اطراف حرکت می کنند. از آنجایی که هسته ها دارای بار الکتریکی هستند، آب فوق یونی می تواند جریان الکتریکی را هدایت کند و در نتیجه به ایجاد میدان مغناطیسی غول های یخی کمک کند. با این حال، گروه تحقیقاتی در آزمایشات خود هنوز نتوانستند وجود آب فوق یونی را در مخلوط با الماس به طور صریح اثبات کنند. این برنامه قرار است با همکاری نزدیک با دانشگاه روستوک در XFEL اروپا در هامبورگ، قدرتمندترین لیزر اشعه ایکس جهان اتفاق بیفتد.
کارخانه دقیق برای نانوالماس
علاوه بر این دانش نسبتاً بنیادی، آزمایش جدید چشم‌اندازهایی را برای یک کاربرد فنی نیز باز می‌کند: تولید سفارشی الماس‌هایی با اندازه نانومتر، که قبلاً در ساینده‌ها و مواد پولیش گنجانده شده‌اند. در آینده، قرار است از آنها به عنوان حسگرهای کوانتومی بسیار حساس، عوامل کنتراست پزشکی و شتاب‌دهنده‌های واکنش کارآمد برای تقسیم استفاده شود.
برای مثال CO2. کراوس توضیح می‌دهد: «تاکنون الماس‌هایی از این نوع عمدتاً از طریق انفجار مواد منفجره تولید شده‌اند. با کمک فلاش های لیزری، می توان آنها را در آینده بسیار تمیزتر ساخت.
مترجم: فاطمه خداپرست
منبع: scitechdaily
