Вчені винайшли новий спосіб вирощування алмазів — деталі

Вчені з Токійського університету розробили інноваційний спосіб створення штучних алмазів, який кардинально відрізняється від традиційних методів. Замість екстремальних умов, таких як високий тиск у десятки гігапаскалів і температури в тисячі кельвінів, дослідники застосували техніку низького тиску з використанням електронного опромінення. 

Цей метод не лише ефективний, але й дозволяє створювати наноалмази без дефектів діаметром до 10 нанометрів, що відкриває нові можливості для науки та промисловості, пише видання SciTechDaily.

Чим здивували дослідники з Токіо

Ключовою особливістю нового методу є використання молекули вуглецю — адамантану (C10H16), яка має тетраедричну структуру, схожу на алмаз. 

Адамантан виявився перспективним завдяки таким властивостям:

• тетраедрична симетрична структура;
• схожість із просторовою конфігурацією алмазу;
• здатність формувати тривимірну решітку при зміні зв’язків.

Як працює процес електронного опромінення

У ході експериментів учені видаляли певні C-H-зв’язки в адамантані, що дозволяло формувати нові C-C-зв’язки. Це поступово перетворювало молекули у стійку алмазоподібну структуру.

Процес контролювався завдяки:

• просвічувальній електронній мікроскопії;
• вакуумним умовам;
• температурному діапазону 100–296 К;
• енергії опромінення 80–200 кілоелектронвольтів.

Які результати вдалося отримати

У результаті довготривалого опромінення вчені змогли отримати наноалмази діаметром до 10 нанометрів без дефектів, з кубічною кристалічною структурою. При цьому відбувався викид водню — природний побічний процес у ході формування решітки.

Основні висновки дослідження:

• утворені наноалмази є стабільними і без дефектів;
• розмір кристалів досягає 10 нанометрів;
• інші вуглеводні не здатні повторити результат адамантану.

Чому цей прорив важливий

Відкриття японських учених не лише пропонує новий метод синтезу алмазів, а й має ширший науковий контекст.

Воно відкриває перспективу для:

• створення високоякісних матеріалів для електроніки;
• застосування у медицині та нанотехнологіях;
• безпечного дослідження органічних зразків;
• пояснення природного утворення алмазів у метеоритах.

Майбутнє технології створення штучних алмазів

Сьогодні відкриття японських дослідників можна розглядати як фундамент для розвитку нових підходів у матеріалознавстві. Воно доводить, що алмази можна вирощувати без екстремальних умов і гігантських витрат, відкриваючи шлях до їх доступнішого виробництва. З часом це може змінити ринок штучних алмазів і дати поштовх для появи інноваційних технологій у різних галузях.

Як повідомлялось, більшість світових алмазів (понад 70%) утворилася глибоко в мантії Землі, на глибині понад 150 кілометрів. На поверхню вони потрапляють внаслідок рідкісних вивержень вулканічних порід, відомих як кімберліти.

Також ми розповідали, що Ангола додає до своїх символів нове, велике алмазне родовище. Це перше за 30 років значне відкриття може суттєво вплинути не лише на економіку країни, а й на світовий ринок дорогоцінних каменів.