Ученые превратили пластик в алмазы
В новом эксперименте ученым удалось использовать мощный рентгеновский лазер для преобразования ПЭТ-пластика в крошечные алмазы, подобные тем, которые могут упасть на ледяные планеты-гиганты.
Используя мощные лазеры, команда извлекла образцы ПЭТ, распространенного материала, используемого в пластиковых бутылках, для получения сильного тепла и давления для образования крошечных алмазов, которые естественным образом могут выпасть на такие планеты, как Уран и Нептун.
Новое исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Здесь, на Земле, алмазы ценятся за их редкость, но на других планетах они могут показаться такими же обычными, как камни. Считается, что на ледяных гигантах, таких как Уран и Нептун, экстремальное давление будет сжимать такие элементы, как водород и углерод, с образованием твердых алмазов, которые затем падают в атмосферу, как дождь.
Это явление не было обнаружено напрямую, но в 2017 году группа ученых сообщила, что они воссоздали процесс в лаборатории. Они сделали это, запустив самый мощный в мире рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS) по образцам углеводородных материалов. Это мгновенно нагрело их до температуры до 6 000°C (10 800°F) и вызвало мощные ударные волны с давлением в несколько миллионов атмосфер, образуя крошечные «наноалмазы».
Хотя эксперименты показали, что это технически возможно, команда говорит, что исходные углеводородные материалы, такие как полистирол, не точно имитировали элементы, присутствующие внутри этих ледяных гигантов. Кислород также присутствует в больших количествах, поэтому исследователи исследовали другие материалы, которые могли бы ввести этот ключевой элемент в смесь.
Ученые остановились на ПЭТ, форме пластика, обычно используемой для упаковки продуктов питания и напитков, которая имеет хороший баланс между углеродом, водородом и кислородом. Команда повторила эксперимент, пропустив 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 и насколько они выросли. Ученые, действительно, обнаружили алмазы с плотностью до 3,87 грамма на кубический сантиметр.
«Эффект кислорода заключался в ускорении расщепления углерода и водорода и, таким образом, стимулировании образования наноалмазов. Это означало, что атомы углерода могли легче соединяться и образовывать алмазы», — сказал Доминик Краус, автор исследования.
Это исследование не только подтверждает гипотезу об алмазных дождях на ледяных планетах-гигантах, но, по словам ученых, оно также демонстрирует новую потенциальную технологию производства этих крошечных алмазов, которые используются в промышленных абразивах, полировальных составах и, возможно, когда-нибудь, высокочувствительные квантовые датчики.
Используя мощные лазеры, команда извлекла образцы ПЭТ, распространенного материала, используемого в пластиковых бутылках, для получения сильного тепла и давления для образования крошечных алмазов, которые естественным образом могут выпасть на такие планеты, как Уран и Нептун.
Новое исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
Здесь, на Земле, алмазы ценятся за их редкость, но на других планетах они могут показаться такими же обычными, как камни. Считается, что на ледяных гигантах, таких как Уран и Нептун, экстремальное давление будет сжимать такие элементы, как водород и углерод, с образованием твердых алмазов, которые затем падают в атмосферу, как дождь.
Это явление не было обнаружено напрямую, но в 2017 году группа ученых сообщила, что они воссоздали процесс в лаборатории. Они сделали это, запустив самый мощный в мире рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source (LCLS) по образцам углеводородных материалов. Это мгновенно нагрело их до температуры до 6 000°C (10 800°F) и вызвало мощные ударные волны с давлением в несколько миллионов атмосфер, образуя крошечные «наноалмазы».
Хотя эксперименты показали, что это технически возможно, команда говорит, что исходные углеводородные материалы, такие как полистирол, не точно имитировали элементы, присутствующие внутри этих ледяных гигантов. Кислород также присутствует в больших количествах, поэтому исследователи исследовали другие материалы, которые могли бы ввести этот ключевой элемент в смесь.
Ученые остановились на ПЭТ, форме пластика, обычно используемой для упаковки продуктов питания и напитков, которая имеет хороший баланс между углеродом, водородом и кислородом. Команда повторила эксперимент, пропустив 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 и насколько они выросли. Ученые, действительно, обнаружили алмазы с плотностью до 3,87 грамма на кубический сантиметр.
«Эффект кислорода заключался в ускорении расщепления углерода и водорода и, таким образом, стимулировании образования наноалмазов. Это означало, что атомы углерода могли легче соединяться и образовывать алмазы», — сказал Доминик Краус, автор исследования.
Это исследование не только подтверждает гипотезу об алмазных дождях на ледяных планетах-гигантах, но, по словам ученых, оно также демонстрирует новую потенциальную технологию производства этих крошечных алмазов, которые используются в промышленных абразивах, полировальных составах и, возможно, когда-нибудь, высокочувствительные квантовые датчики.
