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制造钻石有了更加快捷简便的方法

  • 来源:互联网
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  • 2020-02-28
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用类金刚石triamantane合成的金刚石晶体样品。

取一团白色尘土,挤进压力室中,然后用激光轰击。打开压力室,一块崭新的纯净金刚石出现了。听起来是不是有点像传说中的炼金术?近日,据《科学进展》杂志报道,美国斯坦福大学和斯坦福线性加速器中心国家加速器实验室(NAL@SLAC)的研究人员完成了这一神奇的过程。他们通过调整加热和压力条件,以原油和天然气中发现的某种碳氢分子,制造了金刚石。


论文作者Sulgiye Park正在展示类金刚石triamantane样品及其结构模型。

多年以来,科学家们一直试图用其他材料合成金刚石。然而,这种转化需要花费大量能量和时间,反应过程中使用的金属催化剂还会降低产品质量。论文作者、斯坦福大学地球、能源与环境科学学院的博士后研究员Sulgiye Park表示:“我们希望在一个清洁系统中,在无催化剂条件下制造出纯净的金刚石。”


在挤压和激光照射类金刚石样品后,研究人员继续利用第二束较冷的激光鉴定制造出的金刚石。

为了合成纯净金刚石,研究人员首先从石油中提炼出了三种粉末状物质,并在显微镜下进行了观察。斯坦福大学矿物物理学家Wendy Mao等发现,这种类岩盐粉末的笼状结构和被切割的钻石晶格非常相似。Mao说:“与金刚石不同的是,这种类金刚石粉末中含有氢元素。有了这些构筑块,我们可以让金刚石的制造更加方便、快捷。”

接着,研究人员将类金刚石样品放入金刚石压腔中挤压,然后用激光加热。最后用计算机模型分析了转变过程。斯坦福大学材料与能源科学研究所(SIMES)研究员Yu Lin说:“我们希望找到一个基本问题的答案,即笼状结构和笼数量是否会影响转化过程?”研究人员发现,具有笼状结构的类金刚石triamantane能够在极低能量下自重组形成金刚石,而且发生这种转变的时间极短,类金刚石也不会形成石墨。

Mao总结说,虽然这种方法还不适用于大规模制造更大的金刚石,但研究人员已经对制造纯净金刚石的关键过程有了更深的认识。

原创编译:雷鑫宇 审稿:阿淼 责编:张梦

期刊来源:《科学进展》

期刊编号:2375-2548

原文链接:https://earth.stanford.edu/news/better-way-build-diamonds#gs.ximqnj

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