Các nhà khoa học tạo ra kim cương trong chỉ vài phút, ngay ở nhiệt độ phòng!

  • 1.610

Kim cương mất nhiều tỉ năm để hình thành ở độ sâu gần 150 km dưới mặt đất những các nhà khoa học giờ đây đã có thể tạo ra kim cương trong chỉ vài phút trong phòng thí nghiệm.

Kim cương

Nhóm nghiên cứu này bao gồm các nhà khoa học đến từ đại học quốc gia Úc (ANU) và đại học RMIT. Họ đã sử dụng một chiếc "đe kim cương" - thiết bị nén áp suất cao để ép những tinh thể carbon thành kim cương thông thường lẫn kim cương lục giác Lonsdaleite ngay ở nhiệt độ phòng. Nhóm nghiên cứu cho biết áp suất tạo ra đến 100 GPa, tương đương với 640 con voi châu Phi đứng trên mũi giày ba lê.

Trước đây, nhóm nghiên cứu này cũng đã từng tạo ra kim cương trong phòng thí nghiệm nhưng bằng nhiệt độ cao. Lần này, họ sử dụng áp lực ở nhiệt độ phòng, nhà vật lý Jodie Bradby nói: "Chúng tôi đã cho carbon trải qua một trạng thái gọi là "lực cắt" - giống như lực xoắn hay lực trượt. Chúng tôi nghĩ rằng điều này cho phép các nguyên tử carbon có thể di chuyển vào đúng vị trí từ đó tạo thành kim cương Lonsdaleite lẫn kim cương thông thường… Chúng tôi chỉ đơn giản là ép vật liệu lại với nhau ở áp suất cực lớn. Tất cả quá trình này diễn ra chỉ trong vài phút."

Đồng tác giả nghiên cứu, giáo sư Dougal McCullock (phải) cùng nhóm nghiên cứu tại RMIT

Đồng tác giả nghiên cứu, giáo sư Dougal McCullock (phải) cùng nhóm nghiên cứu tại RMIT đã dùng kính hiển vi điện tử để chụp cắt lớp mẫu kim cương nhân tạo này và cho biết: "Những hình ảnh chúng tôi chụp được cho thấy kim cương thông thường chỉ hình thành ở giữa các mạch của kim cương Lonsdaleite với phương pháp chế tạo bằng áp suất cao này. Đây là lần đầu tiên chúng tôi được thấy những "dòng sông" của kim cương Lonsdaleite và kim cương thông thường. Từ đây chúng tôi sẽ có thể hiểu rõ hơn về cách 2 loại kim cương được hình thành."

Các nhà nghiên cứu hy vọng phát hiện này sẽ giúp họ phát triển các loại kim cương siêu cứng

Các nhà nghiên cứu hy vọng phát hiện này sẽ giúp họ phát triển các loại kim cương siêu cứng để sử dụng trong các ngành công nghiệp. Nhà vật lý Bradby nhấn mạnh: "Mọi quá trình xảy ra ở nhiệt độ phòng đều dễ thực hiện hơn và rẻ hơn so với các quá trình phải xử lý ở nhiệt độ lên đến hàng trăm hay hàng ngàn độ. Tuy nhiên, tôi không nghĩ sau cùng sẽ có những viên kim cương rẻ trên nhẫn cưới mà kim cương Lonsdaleite mà chúng tôi tạo ra có thể trở thành người bạn tốt nhất cho người thợ mỏ, giúp họ không phải thay thế mũi khoan thường xuyên với chi phí đắt đỏ nữa."

Lonsdaleite được đặt theo tên của Dame Kathleen Lonsdale - nhà tinh thể học nổi tiếng người Ireland, người phụ nữ đầu tiên được bầu làm thành viên của Hiệp hội Hoàng gia Anh. Bà nổi tiếng với công trình chứng minh vòng benzene phẳng bằng cách sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X vào năm 1929. Kim cương Lonsdaleite được gọi là kim cương lục giác nhằm phản ánh cấu trúc tinh thể của nó và trong tự nhiên, nó được hình thành khi các thiên thể chứa graphite lao xuống Trái Đất. Nhiệt độ cực cao và áp suất tạo ra từ vụ va chạm khiến graphite biến thành kim cương nhưng vẫn giữ lại cấu trúc mạng tinh thể lục giác của graphite. Kim cương Lonsdaleite thực ra đã được tổng hợp trong phòng thí nghiệm từ năm 1966 bằng phương pháp nén và đưa graphite lên nhiệt độ cao ở áp suất tĩnh hoặc bằng các vụ nổ. Nó cũng được sản xuát bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học nhưng đây là lần đầu tiên nó được tạo ra ở nhiệt độ phòng.

Cập nhật: 19/11/2020 Theo Tinh tế
  • 1.610

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook