تولید الماس از پلاستیک با کمک لیزر

در پژوهشی جدید، دانشمندان از یک لیزر پرتو اکس قدرتمند برای تبدیل پلی اتیلن ترفتالات، نوعی پلاستیک، به الماس های ریز استفاده کردند.

عصر ایران - دانشمندان طی پژوهشی جدید موفق شدند تا پلاستیک را به الماس تبدیل کنند. با استفاده از نمونه هایی از پلی اتیلن ترفتالات (پی‌ئی‌تی)، ماده رایج مورد استفاده در بطری های پلاستیکی، و لیزرهای پرقدرت، تیمی بین المللی به رهبری آزمایشگاه پژوهشی Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ، دانشگاه روستوک آلمان و اِکول پلی‌تکنیک فرانسه الماس های ریزی را شکل داده اند که ممکن است به طور طبیعی در سیاراتی مانند اورانوس و نپتون از آسمان ببارند.

روی سیاره زمین، الماس ها به دلیل کمیاب بودنشان بسیار ارزشمند هستند، اما در سیارات دیگر ممکن است به اندازه سنگ های دیگر عادی به نظر برسند. در غول های یخی مانند اورانوس و نپتون، تصور می شود که فشار شدید موجب فشرده شدن عناصری مانند هیدروژن و کربن شده و الماس های جامدی شکل می گیرند که همانند قطرات باران روی سطح سیاره فرو می ریزند.

این پدیده به طور مستقیم مشاهده نشده است، اما در سال 2017 تیمی از دانشمندان گزارش کردند که این فرآیند را در آزمایشگاه بازسازی کرده اند. آنها این کار را با استفاده از قوی‌ترین لیزر پرتو اکس جهان به نام "منبع نور منسجم لیناک" که در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده اسلک قرار دارد و تاباندن آن به سمت نمونه های مواد هیدروکربنی انجام دادند. این کار با افزایش سریع دمای آنها تا 6000 درجه سانتیگراد و ایجاد امواج شوک قدرتمند با فشار چند میلیون اتمسفر به شکل‌گیری نانوالماس ها منجر شد.

اگرچه آزمایش ها نشان داده اند که این کار از نظر فنی امکان‌پذیر است، به گفته تیمی بین المللی از دانشمندان، مواد هیدروکربنی اصلی، مانند پلی استایرن، عناصر موجود در این غول های یخی را به طور دقیق شبیه‌سازی نمی کنند. اکسیژن نیز در مقادیر زیادی وجود دارد، از این رو، پژوهشگران مواد دیگری را بررسی کردند که می تواند این عنصر کلیدی را به ترکیب معرفی کند.

آنها استفاده از پلی اتیلن ترفتالات، شکلی از پلاستیک که به طور معمول در بسته بندی مواد غذایی و نوشیدنی ها استفاده می شود و تعادل خوبی بین کربن، هیدروژن و اکسیژن را ارائه می کند را مد نظر قرار دادند.

تیم پژوهشی آزمایشی مشابه را در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده اسلک تکرار کرده و این بار از لیزر منبع نور منسجم لیناک روی نمونه های پلی اتیلن ترفتالات استفاده شد. از دو تکنیک تصویربرداری مختلف نیز برای بررسی این که آیا نانوالماس ها شکل گرفته و همچنین این که چقدر سریع و تا چه اندازه ای بزرگ می شوند، استفاده شد. در همین راستا، پژوهشگران موفق به شناسایی تراکم الماس تا 3.87 گرم در هر سانتیمتر مکعب شدند.

به گفته دومینیک کراوس، فیزیکدان و یکی از نویسندگان این مطالعه، اکسیژن در تسریع شکافت کربن و هیدروژن نقش داشت و از این رو تشکیل نانوالماس ها را تشویق کرد. این بدان معناست که اتم های کربن می توانند راحت‌تر با هم ترکیب شوند و الماس را شکل دهند.

این مطالعه نه تنها فرضیه بارش الماس در غول های یخی مانند اورانوس و نپتون را تقویت می کند، بلکه به گفته تیم پژوهشی نشان دهنده یک تکنیک تولید بالقوه جدید برای ساخت الماس های کوچک است که در ساینده های صنعتی، مواد صیقل دهنده و شاید روزی حسگرهای کوانتومی بسیار حساس قابل استفاده هستند.

این پژوهش در نشریه Science Advances منتشر شده است.