ساخت الماس در کمتر از ۳ ساعت شدند

دانشمندان کشور کره جنوبی در عرض ۱۵۰ دقیقه موفق به ساخت الماس با استفاده از مخلوط فلزات مایع تحت فشار یک اتمسفر شدند.

کد خبر: ۴۰۲۱۴

تاریخ انتشار: ۰۸ ارديبهشت ۱۴۰۳ - ۱۱:۲۱

مخاطب۲۴- الماس یکی سخت‌ترین و گران‌بهاترین مواد معدنی محسوب می‌شود که می‌تواند تا چند نسل دوام بیاورد و در برابر انواع ساییدگی مقاوم است. همچنین الماس به‌عنوان تیغه یا مته می‌تواند تقریبا بدون خرابی در هر چیزی نفوذ کند و عمده کاربرد آن در صنایع جواهرسازی مشهود است. میلیارد‌ها سال طول می‌کشد تا الماس‌های طبیعی تحت فشار و دمای شدید در اعماق زمین تشکیل شوند. اشکال مصنوعی الماس را می‌توان خیلی سریع‌تر ساخت؛ اما تولید آن‌ها نیز معمولا به چند هفته زمان نیاز دارد. حال دانشمندان کره‌ای موفق شدند تا در زمان بسیار کمی، الماس مصنوعی با سطح کیفی بالا تولید نمایند.
در حالی که برای تولید الماس مصنوعی جدید همچنان به دمای بالای نیاز بود (در محدوده ۱۰۲۵ درجه سانتی‌گراد)، لایه پیوسته‌ای از الماس طی ۱۵۰ دقیقه تحت فشار یک اتمسفر تولید شد. این فشار معادل فشاری است که در سطح دریا احساس می‌کنیم و ده‌ها هزار بار کمتر از فشاری است که معمولا برای ساخت الماس نیاز است.

پژوهشگران موسسه علوم پایه کره جنوبی که این رویکرد نوآورانه را کشف کرده‌اند، اطمینان دارند که فرایند جدید را می‌توان در مقیاس وسیع برای تولید الماس مصنوعی به‌کار برد. حل کردن کربن در فلز مایع برای ساخت الماس روش کاملا جدیدی نیست. برای مثال، شرکت جنرال الکتریک نیم قرن پیش، فرایندی را با استفاده از سولفید آهن مذاب توسعه داد. اما این فرایند‌ها همچنان به فشار‌های ۵ تا ۶ گیگاپاسکال و ذره‌ای الماس نیاز داشتند که کربن به آن بچسبد.
{$sepehr_key_3662}
پژوهشگران کره‌ای در مقاله خود عنوان کردند:
ما روشی برای پروراندن الماس در فشار یک اتمسفر و تحت دمای متوسط با استفاده از آلیاژ فلز مایع کشف کردیم.
کاهش فشار در نتیجه استفاده ترکیب دقیقی از فلزات مایع گالیم، آهن، نیکل و سیلیکون به‌دست آمد. سیستم خلاء سفارشی درون محفظه گرافیتی ایجاد شد تا وقتی فلز در معرض ترکیبی از متان و هیدروژن قرار می‌گرفت، دما به سرعت بالا رفته و سپس کاهش پیدا کند. این شرایط موجب می‌شود اتم‌های کربن متان درون فلز ذوب‌شده پخش شوند و به‌عنوان دانه الماس عمل کنند. پس از ۱۵ دقیقه، قطعات ریز بلور‌های الماس از فلز مایع زیر سطح ظاهر شدند، در حالی که پس از دو و نیم ساعت لایه پیوسته‌ای از الماس ایجاد شد.
اگرچه غلظت کربن تشکیل‌دهنده کریستال‌ها در عمق چند صدنانومتر کاهش می‌یافت، پژوهشگران معتقدند فرایند را با چند ترفند می‌توان بهبود داد. طبق پیشنهاد آن‌ها، تغییراتی مانند استفاده از سطح بزرگ‌تر، پیکربندی عناصر گرمایشی برای دستیابی به منطقه رشد بزرگ‌تر و توزیع کربن در ناحیه رشد الماس می‌تواند فرایند را ارتقاء دهد. البته این تغییرات زمان می‌برد و پژوهش در مورد آن‌ها در مراحل ابتدایی است؛ اما بنا به باور نویسندگان، این روش پتانسیل بالایی دارد و می‌توان از فلزات مایع دیگر نیز برای دستیابی به نتایج مشابه یا حتی بهتر استفاده کرد.

فرآیندی که در حال حاضر برای ساخت اکثر الماس‌های مصنوعی استفاده می‌شود، چند روز طول می‌کشد و به فشار بسیار بیشتری نیاز دارد. این فرایند برای طیف وسیعی از فرایند‌های صنعتی، الکترونیک و حتی کامپیوتر‌های کوانتومی استفاده می‌شود و اگر پتانسیل تکنیک جدید تایید شود، ساخت الماس بسیار سریع‌تر و آسان‌تر خواهد شد. پژوهشگران می‌گویند رویکرد استفاده از فلزات مایع می‌تواند پرورش الماس را در سطوح مختلف تسریع کند و شاید بتواند رشد الماس را روی ذرات کوچک الماس نیز تسهیل کند.