Diamaty z plastových PETek?

Němečtí a francouzští výzkumníci navrhli zajímavý experiment s cílem zjistit více o podmínkách na ledových planetách Neptun a Uran. Chtěli simulovat extrémní podmínky zjištěné v těchto obrech, kde hluboko v nich vnitřní teplo zvyšuje teploty na tisíce stupňů Celsia a atmosférický tlak je milionkrát vyšší než na Zemi. K napodobení podmínek zvolili běžný PET (polyethylentereftalát), protože má dokonalou rovnováhu uhlíku, vodíku i kyslíku pro simulaci nitra ledových planet.
V experimentu, o němž informovali v Science Advances, vypálili extrémně silné laserové záblesky na fólii z PET plastu, stejné látky, z níž se vyrábějí plastové lahve. Když je nasměrovali na fólie, silné pulsy jej zahřály až na 6000 °C a vytvořily rázovou vlnu, která na materiál během nanosekund vyvinula tlak milionkrát vyšší, než je atmosférický tlak na Zemi, a vytvořila mikroskopické diamanty o velikosti nanometrů.

Experiment podle planet
Podobný proces probíhá na ledových planetách sluneční soustavy, Uranu a Neptunu. Experiment tak podpořil teorii, že na ledových planetách by mohly doslova pršet diamanty.
K analýze toho, co se stalo, když intenzivní laserové záblesky dopadly na fólii, byly použity dvě metody měření: rentgenová difrakce, která určovala, zda byly vyrobeny nanodiamanty, a technika rozptylu v malém úhlu, aby se zjistilo, jak rychle a jak velké nanodiamanty rostly. Přítomnost kyslíku v plastové kompozici usnadnila štěpení vazeb mezi vodíkem a uhlíkem, což umožnilo atomům uhlíku, aby se spojily intenzivněji a vytvořily diamanty. Vědci naznačují, že by se v důsledku experimentu mohla vytvořit tzv. superionická voda, jejíž strukturu tvoří atomy kyslíku spojené do krystalové mřížky, v níž se volně pohybují jádra vodíku.

Čistější výroba nanodiamantů
Experiment byl proveden v kalifornské Národní urychlovačové laboratoři SLAC za použití výkonného rentgenového laseru LCLS založeného na urychlovači. Nyní jej vědci plánují zopakovat v zařízení XFEL v Hamburku, nejvýkonnějším rentgenovém laseru na světě. Jejich technika by mohla tvořit základ nové metody výroby nanodiamantů, které jsou nezbytné pro vysoce citlivé kvantové senzory, kontrastní látky pro medicínu nebo katalyzátory pro štěpení CO2. Mohla by pomoci zavést i nový způsob průmyslové výroby nanodiamantů, které se používají při výrobě brusiv a lešticích prostředků.

Jan Přikryl
Foto: HZDR/Blaurock

Publikováno: 3. 3. 2023 | Počet zobrazení: 161 43