Ar lāzeriem PET plastmasu pārvērš sīkos dimantos

Jau agrāk astronomi sprieduši, ka ledus milžos varētu eksistēt tādi apstākļi, kuros veidojas sīki dimanti un burtiski līst cauri šo planētu atmosfērai kā lietus. Tāpat līdzīgas versijas bijušas par ļoti karstām citplanētām tālu aiz Saules sistēmas robežām. Piemēram, par 55 Cancri e. Šī planēta ir blīva, ļoti blīva, tāpēc astronomi izvirzījuši hipotēzi, ka tās sastāvā varētu būt ļoti daudz oglekļa. Augstās temperatūras un lielā spiediena ietekmē planētas iekšienē daļa oglekļa varētu eksistēt grafīta un arī dimanta veidā.

Uz Zemes laboratorijā šādu milzu karstumu un spiedienu iespējams panākt arī ar spēcīgiem lāzeriem. Tāds atrodas arī Stenforda Lineārā paātrinātāja centrā (SLAC). Ar lāzeru visparastākā PET plastmasa – tā pati, no kuras izgatavots vairums dzērienu iepakojumu – tika uzkarsēta līdz sešiem tūkstošiem grādu pēc Celsija, kā ari uz dažām nanosekundēm panākts tik liels spiediens, kas ir miljoniem reižu lielāks par normālu atmosfēras spiedienu uz Zemes. Šajos ekstrēmajos apstākļos plastmasā esošie oglekļa atomi sakārtojās noteiktā kristāliskā struktūrā, kāda raksturīga dimantiem. Šie dimanti gan bija ļoti sīki, vien dažu nanometru izmērā.

^{Foto: Blaurock / HZDR}

"Ar spēcīgu rentgenstaru lāzeru mēs varējām paraugā novērot šos procesus un iemūžināt tur notiekošās ķīmiskās reakcijas. Redzējām ļoti efektīvu nanodimantu veidošanos saspiestajā plastmasā," stāsta fiziķis Dominiks Krauss, viens no eksperimenta autoriem.

Kaut tādu ledus milžu kā Neptūns un Urāns ārpuse ir ledaini salta, tuvu šo planētu kodolam spiediens ir milzīgs, bet arī temperatūra sasniedz jau tūkstošiem grādu pēc Celsija. Piemēram, planētu pētnieki uzskata, ka Neptūna kodolā ir ap 7000 grādu liels karstums. Tādējādi laboratorijā ar lāzeru simulētie apstākļi varētu būt samērā līdzīgi tiem, kādi ir ledus planētu iekšienē. Ņemot vērā Krausa teikto, ka šādos apstākļos nanodimantu veidošanās process bijis visai efektīvs, nav izslēgts, ka šāda dimantu veidošanās masīvās ledus planētās ir izplatīts fenomens. Iespējams, to kodolus pat ieskauj biezi dimantu slāņi.

Šim eksperimentam ir potenciāls pielietojums arī rūpniecībā. Pašlaik sīkus dimantus izgatavo, eksplozīvi saspiežot oglekli vai arī saspridzinot gabalos lielākus dimantus. Taču tā ir grūti kontrolēt izmēru, savukārt šī metode būtu kontrolējams un tīrs veids, kā radīt vēlamā izmēra nanodimantus, spriež Krauss. Tos var izmantot, piemēram, ļoti precīzu temperatūras, magnētiskā lauka un citu sensoru izgatavošanā.

Eksperiments izklāstīts akadēmiskajā žurnālā "Science Advances".