纳米钻石的形成原理是什么?2017年天王星和饮料包装碳原子

   日期:2022-12-17 12:37:33     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:100    
核心提示:该团队使用高功率激光器,对PET样品(塑料瓶中使用的常见材料)进行扫描,以产生强烈的热量和压力,形成微小的钻石,这些钻石被认为与天王星和海王星等行星上自然降下的形成原理相同。在天王星和海王星这样的冰巨行星上,人们认为极端的压力会压缩氢和碳等元素,形成固体钻石,然后像雨一样通过大气层落下。他们是通过向碳氢化合物材料的样品发射世界上最强大的X射线激光器--利纳克相干光源(LCLS)来实现的。

科学家们把塑料变成了钻石。该团队使用高功率激光扫描了塑料瓶中常用的 PET 样品,以产生强烈的热量和压力,形成微小的钻石,这些钻石被认为与自然落在天王星和海王星等行星上的钻石相似。原理是一样的。

在地球上,钻石因其稀有性而备受推崇(尽管这种情况可能正在发生变化),但在其他星球上,它们可能看起来像岩石一样普遍。在天王星和海王星这样的冰巨行星上,极端压力被认为会将氢和碳等元素压缩成固体钻石,这些钻石会像雨点一样穿过大气层。

这种现象尚未被直接检测到,但在 2017 年,一组科学家报告称在实验室中重现了这一过程。为此,他们向碳氢化合物材料样品发射世界上最强大的 X 射线激光器直线加速器相干光源 (LCLS)。这需要将它们快速加热到高达 6,000°C (10,800°F) 的温度,并产生数百万个大气压的强大冲击波,以形成微小的“纳米金刚石”。

纳米钻石的形成原理是什么?2017年天王星和饮料包装碳原子

尽管实验表明这在技术上是可行的,但该团队表示,最初聚苯乙烯等碳氢化合物材料并不能准确模拟这些寒冷行星内部存在的元素。氧气也很丰富,因此研究人员研究了其他可以将这种关键元素引入混合材料中的元素。

纳米钻石的形成原理是什么?2017年天王星和饮料包装碳原子

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研究人员选择了 PET,这是一种常用于食品和饮料包装的塑料,因为它在碳、氢和氧之间具有良好的平衡。该团队重复了实验,用 LCLS 扫描 PET 薄膜样本,然后使用两种不同的成像技术来检查纳米金刚石是否形成,以及它们生长的速度和大小。

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最终塑料混合及设备,他们检测到钻石的密度为每立方厘米 3.87 克。

该研究的作者 Dominik Kraus 说:“氧的作用是加速碳和氢的分裂,从而促进纳米金刚石的形成。这意味着碳原子可以更容易地结合并形成钻石。”

这项研究不仅为冰巨行星上的钻石雨假说提供了现实基础,而且该团队表示,它还展示了一种新的潜在制造这些微小钻石的技术塑料混合及设备,可用于工业磨料、抛光化合物,也许它可以也有朝一日可用于高度灵敏的量子传感器。

该研究发表在《科学进展》杂志上。

 
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