韓國研究人員實現在常壓下生長鑽石耗時僅15分鐘
鑽石是在高壓和高溫下形成的,這也是鑽石如此珍貴的部分原因。但現在,科學家在實驗室中用普通壓力製造出了鑽石,只花了15 分鐘。鑽石基本上就是普通的碳,在巨大的壓力和溫度下,原子結晶成一種特殊的結構。
在地球上,唯一具備適當自然條件的地方是地函深處,在地下數百英里處。只有在火山爆發時,它們才會被帶到更接近地表的地方,因此它們非常罕見。再加上歷史上一些巧妙的行銷手段,這塊小石頭就變得非常搶手了。
幾十年來,科學家一直在實驗室中培育人工鑽石,但通常仍需要極端條件–近50,000 大氣壓的壓力和約1500 °C (2,732 °F)的溫度。但現在,一種新技術已經在正常壓力水平和較低溫度下培養了鑽石。
這種新方法由韓國基礎科學研究所(IBS)和蔚山國立科學技術研究院(UNIST)的團隊開發,利用由鎵、鐵、鎳和矽組成的液態金屬合金合成鑽石。在一個9 公升(2.4 加侖)的容器中,將此金屬混合物置於溫度為1025 °C (1877 °F)的甲烷和氫氣中。
15 分鐘後,氣體從系統中排出,底部會形成一層鑽石薄膜。這層膜可以很容易地剝離出來,用於研究或直接投入工作。
通常情況下,合成鑽石技術需要”種子顆粒”讓第一批碳原子吸附在周圍形成鑽石。但在這種情況下,液態金屬中的微量矽似乎有助於碳原子形成簇狀。最終得到的是非常純淨的鑽石。其他金屬可以替換使用,但矽似乎對這一過程至關重要。
研究人員現在計劃研究其他液態金屬合金和氣體,甚至是固態碳,看看它們能不能製造鑽石。雖然我們不可能很快戴上在液態金屬桶中培育的鑽石,但它們可以首先在工業應用中找到用武之地。
這項研究發表在《自然》雜誌。