WYZNACZANIE TRENDÓW W NAUCE: Diamenty są wieczne, a teraz ich wytwarzanie zajmuje zaledwie kilka minut

Diamenty formujące się w czeluściach Ziemi potrzebują na to miliardów lat. Czas nie jest zresztą jedynym niezbędnym czynnikiem – potrzebna jest także bardzo wysoka temperatura i ogromne ciśnienie. Dopiero w takich warunkach węgiel przyjmuje postać tych cennych kamieni. Naukowcy z Australii działają wbrew prawom natury i teraz wytwarzają je w zaledwie kilka minut. Taka sztuka nie udała się jak dotąd nikomu, jeśli nie liczyć wyczynu ikony popkultury, Supermana.„Naturalne diamenty formują się zazwyczaj przez miliardy lat na głębokości około 150 kilometrów pod powierzchnią ziemi, gdzie panują ekstremalnie wysokie ciśnienia i temperatury przekraczające 1 000 stopni Celsjusza”, wyjaśnia w komunikacie prasowym Jodie Bradby, współautorka projektu i profesor fizyki na Australijskim Uniwersytecie Narodowym (ANU). Wyniki te zostały opisane w czasopiśmie „Small”.

To pierwszy przypadek skutecznego wytworzenia diamentów w laboratorium w warunkach zaledwie wysokiego ciśnienia, bez podnoszenia temperatury otoczenia. Naukowcom udało się uzyskać dwa rodzaje diamentów. Pierwszy z nich to typowy kamień, który po odpowiednim oszlifowaniu trafia do pierścionków. Drugi to tak zwany lonsdaleit, który w naturze tworzy się podczas uderzenia meteorytu o ziemię.

Jak wyjaśniono w komunikacie prasowym, aby diament mógł się uformować, atomy węgla należy ścisnąć ciśnieniem równym wadze 640 słoni afrykańskich, które stanęłyby na poincie baletki. Prof. Bradby wyjaśnia: „Cała tajemnica kryje się w sposobie przykładania ciśnienia. Równolegle z zastosowaniem dużego ciśnienia atomy węgla poddajemy też operacji zwanej »ścinaniem«, która przypomina nieco przyłożenie do nich siły skręcającej czy ścinającej. Uważamy, że dzięki temu atomy węgla mogą ustawić się odpowiednio, by utworzyć lonsdaleit lub zwykły diament”. Zespół wykorzystał zaawansowane techniki obrazowania, by uzyskać obrazy o wysokiej rozdzielczości, które ukazują sposób formowania się tych dwóch typów kamieni.

Ekscytacja naukowców była tym większa, że twardszy z nich, lonsdaleit, może potencjalnie zostać zastosowany do rozcinania bardzo twardych materiałów w kopalniach. „Dalekosiężnym celem naszych prac jest uzyskanie większych ilości tych rzadkich, a tak przydatnych diamentów”, zdradziła „CNN” Xingshuo Huang, doktor na ANU także pracująca nad tym projektem. „Bardzo nas ucieszyło, że jako pierwszym udało się nam uzyskać dwa rodzaje diamentów w temperaturze pokojowej”.W artykule przesłanym przez zespół badawczy do czasopisma „The Conversation” pada sugestia, że możliwość tworzenia diamentów w temperaturze pokojowej w zaledwie kilka minut otwiera przed przemysłem nowe możliwości. „W szczególności chodzi o wytwarzanie w ten sposób »twardszego niż diament« lonsdaleitu, co dla tych branż przemysłu, w których zastosowanie twardych materiałów jest niezbędne, jest bardzo pomyślną wiadomością”.

W artykule wskazano też, że kolejnym wyzwaniem, jakie stawiają sobie uczone, będzie zmniejszenie ciśnienia potrzebnego do wytworzenia diamentów. „Niezależnie od tego, czy chodzi o zwykły diament, czy o lonsdaleit, gdyby diamenty można było uzyskać pod niższym ciśnieniem, można by pomyśleć o szybszym i tańszym ich wytwarzaniu”.

Profesor Bradby wyjaśniła w artykule opublikowanym w brytyjskim „Daily Mail”: „Przeprowadzanie procesów w temperaturze pokojowej jest zawsze prostsze i tańsze niż tych, które wymagają temperatury rzędu kilkuset czy nawet kilku tysięcy stopni. Niestety nie sądzę, żeby nowy proces miał przełożyć się korzystnie na ceny diamentów w pierścionkach zaręczynowych, ale wytwarzane przez nas londaleity mogą z czasem stać się popularnym kamieniem wykorzystywanym w górnictwie, jeśli rzeczywiście oszczędzą kopalniom kosztów związanych z częstą wymianą organów urabiających”.