العلماء يزرعون الماس في 150 دقيقة فقط: تنبيه علمي

يستغرق الألماس الطبيعي مليارات السنين ليتشكل تحت الضغوط ودرجات الحرارة العميقة تحت الأرض. يمكن صنع الأشكال الاصطناعية بسرعة كبيرة، لكنها تتطلب عادةً بعض السحق الشديد، لمدة تصل إلى بضعة أسابيع.

هناك طريقة جديدة تعتمد على خليط من المعادن السائلة يمكنها إخراج الماس الاصطناعي في دقائق، دون الحاجة إلى قدر كبير من الضغط.

عندما لا تزال هناك حاجة إلى درجات حرارة أعلى، يتم تشكيل رقائق الماس المستمرة في منطقة 1025 درجة مئوية أو 1877 درجة فهرنهايت، في 150 دقيقة وعند 1 جو (أو وحدة جوية قياسية). إنه يساوي الضغط يشعر على مستوى سطح البحروضغط أقل بعشرات الآلاف من المرات من المطلوب عادة.

ويأمل الفريق الذي يقف وراء هذا النهج المبتكر، بقيادة باحثين في معهد العلوم الأساسية في كوريا الجنوبية، في إمكانية توسيع نطاق العملية لإحداث فرق كبير في إنتاج الماس الاصطناعي.

إن إذابة الكربون إلى معدن سائل لصنع الماس ليس بالأمر الجديد تمامًا. طورت شركة جنرال إلكتريك عملية منذ نصف قرن باستخدام كبريتيد الحديد المنصهر.

لكن هذه العمليات لا تزال تحتاج إلى ضغوط 5-6 جيجاباسكال و”بذرة” الماس لتلتصق بالكربون.

“لقد اكتشفنا طريقة لزراعة الألماس في درجات حرارة معتدلة وضغط 1 جوي باستخدام خليط معدني سائل” اكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة.

تخفيض الضغط تم تحقيق ذلك باستخدام خليط ممزوج بعناية من المعادن السائلة: البوتاسيوم والحديد والنيكل والسيليكون. تم بناء نظام فراغ مصنوع خصيصًا في غلاف الجرافيت لتسخين المعدن بسرعة ثم تبريده أثناء تعريضه لخليط من الميثان والهيدروجين.

تتسبب هذه الظروف في انتشار ذرات الكربون من الميثان إلى المعدن المنصهر، لتكون بمثابة بذور للماس. وبعد 15 دقيقة فقط، تم إخراج قطع صغيرة من بلورات الماس من المعدن السائل تحت السطح، بينما أنتج التعرض لمدة ساعتين ونصف طبقة ماسية مستمرة.

وعلى الرغم من أن تركيز الكربون الذي يشكل البلورات يتناقص على أعماق بضع مئات من النانومترات، إلا أن الباحثين يتوقعون إمكانية تحسين العملية مع بعض التعديلات.

“نقترح أن التعديلات المباشرة يمكن أن تنمو الماس على مساحة سطح أكبر بكثير باستخدام سطح أو واجهة أكبر، وإعداد عنصر تسخين، وتحقيق مساحة نمو محتملة أكبر بكثير، وتوزيع الكربون على منطقة نمو الماس بطريقة جديدة. ” اكتب الباحثين.

تستغرق هذه التغييرات وقتًا، ولا يزال البحث في هذه العملية في بداياته، لكن مؤلفي الدراسة الجديدة يعتقدون أن لديها الكثير من الإمكانات – ويمكن دمج معادن سائلة أخرى لتكون مماثلة أو أفضل. نتائج.

العملية المستخدمة حاليًا لتحقيق أقصى استفادة الماس الاصطناعي – يستخدم في العديد من العمليات الصناعية والإلكترونية والحواسيب الكمومية – ويستغرق أياماً ويتطلب ضغطاً عالياً. إذا حققت هذه التقنية الجديدة إمكاناتها، فإن صناعة الماس ستصبح أسرع وأسهل بكثير.

“إن النهج العام لاستخدام المعادن السائلة يمكن أن يسرع ويحسن نمو الماس على مجموعة متنوعة من الأسطح، ويسهل نمو الماس في جزيئات الماس الصغيرة (البذور).” اكتب الباحثين.

نشرت في الأطروحة طبيعة.