Nagy nyomás nélkül percek alatt gyártható gyémánt
Nagy nyomás nélkül percek alatt gyártható gyémánt
Az új recepthez csak hő kell és gallium. Az újfajta szintetikus gyémántok sok területen lehetnek hasznosak.
Új módszert találtak mesterséges gyémánt előállítására a dél-koreai Ulsan Tudományos és Műszaki Intézet (UNIST) kutatói, Rod Ruoff vezetésével. Az eljárással nagyobb kristályok állíthatók elő, ami szélesítheti az anyag alkalmazási körét – írja az Interesting Engineering.
Az emberiség a XIX. század közepe óta kísérletezett mesterséges gyémántok előállításával. A kérdés alapos tudományos vizsgálata a negyvenes években kezdődött, és először 1953-ban sikerült szintetikus gyémántot előállítani. Az ipari eljárás a Föld köpenyében tapasztalható körülményeket reprodukálja, 1400 fokos hőmérsékleten tízezer atmoszféra nyomáson, több nap alatt, vas-szulfid beiktatásával állítja elő a gyémántot.
Az előállítás másik módszere a kémiai gőzfázisú leválasztás vagy CVD, amelyben rétegenként építik a gyémántot. Mindkét folyamatnál egy kis darab gyémánt szükséges a folyamat beindításához, az UNIST eljárása viszont nem igényel sem indító gyémántot, sem nagy nyomást.
Ruoff pár éve, egy 2017-es kutatása során figyelte meg, hogy a folyékony gallium megköti a szenet és grafénhez köti azt metán jelenlétében. Amikor a kutatók ezzel a jelenséggel kísérleteztek, kiderült, hogy ha a galliumot tiszta szilíciumra cseppentik, feloldja azt – ezt követően a megszilárdult fémben apró gyémántkristályokat találtak.
Ezt az utat követve az eljárást tovább finomítva alakították ki a új receptet: a szintézis során folyékony galliumot, szilíciumot, vasat és nikkelt kevernek egy 1025 Celsius-fokos olvasztótégelyben, ahol hidrogén és metán környezetében gyémánt keletkezik.
Az UNIST-nél először százliteres tartályokkal kísérleteztek, amiket óvatosan, három óra alatt árasztottak el metánnal és hidrogénnel. Ruoff ezután kisebb, kilencliteres tartályokkal próbálkozott, amelyekben negyedóra alatt tudott gyémántot előállítani. A Nature hasábjain közölt tudományos beszámoló szerint a módszerrel olyan filmvékonyságú gyémánt állítható elő, amely hasznosnak bizonyulhat kvantumszámítógépekben, szenzorokban, sugárdetektorokban és lézerekben.