Sciencemag.cz
Doporučujeme
Na začátku je nenápadný bílý prášek, ten se stlačí pomocí diamantového hrotu a kovadlinky, aplikujeme laser – a kouzlo je hotovo, diamant se nachází i v komoře uvnitř. Ne že by šlo o první syntetický diamant, to zdaleka ne, ale prý má jít o způsob, jak „ošidit entropii“; jiné technologie totiž na výrobu diamantu spotřebovávají relativně velké množství energie, jsou časově náročné, vyžadují katalyzátory, eventuálně je nutné se smířit se sníženou kvalitou výsledného produktu.
Výzkumníci ze Stanford University uvádějí, že celá technika může vycházet z uhlovodíků běžně se vyskytujících v ropě. Nejsou potřeba žádné speciální katalyzátory a vlastnosti diamantu lze ladit na míru požadovaným aplikacím (senzory, medicína, strojní součástky nebo dokonce kvantové počítače). Po vyjmutí diamantu z „formy“ lze pomocí jiného laserového paprsku (již s menší energií) navíc jednoduše zkontrolovat, zda materiál má požadované vlastnosti.
Přírodní diamanty vznikají za vysokých tlaků a teplot v nitru Země (a za odpovídajících podmínek ve vesmíru), na povrch se dostávají hlavně při sopečných erupcích. Nové syntetické diamanty se vyrábějí z tzv. diamantoidů. Jde o pevné frakce izolované z ropy, bílé prášky bez zápachu připomínající na pohled sůl, pochopitelně však nerozpustné ve vodě a mazlavé. Chemicky se jedná o cyklické uhlovodíky, důležité však je, že v sobě obsahují atomy uhlíku uspořádané podobné jako v diamantu. Jak se lze přesvědčit mikroskopií či jinými zobrazovacími technikami s patřičným rozlišením, vypadá to přímo tak, jako kdyby někdo mřížku diamantu rozsekal na menší kousky. Z diamantoidů lze pak vyrábět diamant bez toho, aby bylo potřeba napodobovat procesy probíhající v zemském nitru. Obří tlak potřeba je (až 20 GPa, necelých 200 000 atmosfér), ovšem pouze v malém prostoru mezi diamantovou kovadlinkou a hrotem, energii dodá jediný záblesk laseru, ve zlomku sekundy dojde k uvolnění vodíku a atomy uhlíku zapadnou na potřebná místa, respektive jednotlivé molekuly/buňky se spojí. Vše proběhne v jediném kroku, není zde žádný meziproduktu třeba v podobě jiné modifikace uhlíku typu grafitu.
Podstatným omezením celého postupu je, že takto lze vyrobit pouze velmi malé diamanty, to ale pro některé aplikace vůbec nevadí.
Sulgiye Park et al. Facile diamond synthesis from lower diamondoids, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.aay9405
Zdroj: Stanford University/Phys.org
Poznámky PH:
Za diamantoidy se se označují látky odvozené od adamantan (tricyklo[3.3.1.1]dekan, C10H16). Ze 2 adamantanů vznikne diamantan v užším slova smyslu (di-diamantan? :-)), ze tří triamantan. O adamantan se uvádí, že je cítit po kafru, používá se k výrobě cytostatik a antivirotik. (Wikipedia.cz)
Trošku zvláštně vypadá to uvolnění vodíku z uhlovodíku za vysokého tlaku, když naopak vzniká plyn…? Možná se provádí nejprve uvolnění vodíku laserem, pak až stlačení samotného uhlíku?
