Учёные нашли способ массового производства искусственных алмазов — их можно получать из пластиковых бутылок

Международная группа учёных провела эксперименты, в ходе которых был сделан вывод о довольно распространённом в нашей Вселенной явлении — «алмазных дождях». В таких процессах алмазы образуются в верхних слоях недр ледяных планет-гигантов и постепенно опускаются к ядру, образуя слои из этих минералов. Но ценность этого открытия в другом — его можно воспроизвести на Земле для массового производства искусственных алмазов для медицины, электроники и промышленности.

Источник изображения: SLAC

В лаборатории учёные из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и их коллеги из Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) и Университета Ростока в Германии, а также французской Политехнической школы воспроизвели условия в недрах таких планет, как Уран и Нептун. Верхние слои недр этих ледяных планет богаты углеродом и водородом, что в сочетании с высоким давлением и температурой позволяет возникать в них алмазам в объёмах, которые принято буквально сравнивать с дождём.

Ранее подобные эксперименты уже проводились, а на этот раз учёные решили использовать в сочетании материалов и условий другие химические элементы, которых в природе, очевидно, больше двух. Выяснилось, что к взрывному росту образования алмазов приводит наличие в смеси обычного кислорода. И тогда из алмазов льёт уже не дождь, а хлещет настоящий ливень.

«Эффект кислорода заключался в ускорении расщепления углерода и водорода, что способствует образованию наноалмазов, — сказал один из авторов исследования. — Это означает, что атомы углерода легче объединяются и образуют алмазы».

Открытие позволяет предположить, что «алмазные дожди» могут оказаться довольно распространённым в нашей Вселенной явлением, поскольку ледяных планет-гигантов в ней будет больше, чем планет типа Земли. Но для землян это открытие также принесёт пользу. Оно открывает путь к технологии массового недорого производства алмазов для электроники, медицины, науки и промышленности.

Забавно, но всё начиналось с экспериментов с обычными пластиковыми ПЭТ-бутылками. Этот пищевой пластик содержит идеальное соотношение углерода и водорода, а также кислород. «ПЭТ имеет хороший баланс между углеродом, водородом и кислородом, чтобы имитировать активность в ледяных планетах», — сказал Доминик Краус, физик из HZDR и профессор Ростокского университета.

Исследователи использовали мощный оптический лазер на приборе Matter in Extreme Conditions (MEC) в Linac Coherent Light Source (LCLS) в SLAC, чтобы создать ударные волны в ПЭТ. Затем они изучали с помощью рентгеновских импульсов из LCLS, что произошло в пластике. Учёные наблюдали, как из ПЭТ-материала возникали наноалмазы и подтвердили рост и динамику изменения концентрации алмазов, о чём рассказали в статье в журнале Science Advances.