科学家用高能镭射 令塑胶瓶变钻石?

2022-09-20 2153 樊亚玲 澳门日报

 钻石因为其稀有性而在地球上被视为奇珍异宝,但若探究钻石的本质,它其实就是结晶的纯碳,而碳元素在宇宙中又相当常见,科学家认为,假如有一个长期的高压环境,或许能经常性的压出钻石。他们推测冰行星中可能会出现“钻石雨”,尝试使用普通塑胶,

 重现这过程。

 美国加利福尼亚州SLAC国家加速器实验室的研究人员打算重现海王星和天王星内部发生的“钻石雨”现象。这些冰巨星内部的温度高达数千摄氏度,压力是地球大气层的数百万倍。这些条件被认为能够分解碳氢化合物,然后将碳成分压缩成钻石,这些钻石会更深地沉入行星的核心。为了模拟这一过程,科学家们向聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料(一种常用于一次性包装的碳氢化合物材料)发射了高功率激光,并见证了类金刚石结构的生长。

 虽然上述现象只是推论,并没有实际的证据,但在二○一七年,一群科学家就在报告中声称他们在实验室中重现了钻石形成的过程。他们透过世界上最强大的X雷射——美国能源部国家实验室的“直线加速器相干光源”(LCLS)来模拟冰巨星里的高温高压,再用碳氢化合物,也就是“烃”当材料。当超级雷射把材料加热到摄氏六千度高温,并产生了几百万个大气压的强大冲击波后,确实形成了小于一微米的钻石奈米颗粒。

 然而,研究人员在这次实验中选择的是塑胶瓶中常见材料“聚对苯二甲酸乙二酯”(化学式C10H8O4,polyethylene terephthalate),并同样用LCLS对PET薄膜进行照射,接着使用两种不同的成像技术,来检查是否生成奈米钻石。果然,他们检测到了密度高达每立方厘米三点八七克的奈米钻石。与保丽龙不同,含有氧的PET更接近冰巨星的大气成份,氧气的作用加速了碳和氢的分裂,从而促进奈米钻石的形成,这意味着在冰巨星里,碳原子更容易结合成钻石。

 这项研究不仅为冰巨行星上“钻石雨”现象的推论提供了实验上的支持,而且也研发出奈米级钻石的潜在製造技术,虽然目前奈米钻石因为体积过小没有什么太大的用途,但假设未来能製造出更大的钻石,将可以成为工业磨料、抛光剂的成份,甚至可以用来製造高灵敏度的量子传感器。

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