Cientistas cultivaram diamantes em apenas 150 minutos: WebCuriosos
Os diamantes naturais levam bilhões de anos para se formar nas pressões e temperaturas extremas no subsolo. As formas sintéticas podem ser produzidas muito mais rapidamente, mas normalmente ainda requerem uma compressão intensa por várias semanas.
Um novo método baseado em uma mistura de metais líquidos pode produzir um diamante artificial em questão de minutos, sem a necessidade de um aperto gigante.
Embora ainda fossem necessárias altas temperaturas, na região de 1.025°C ou 1.877°F, um filme contínuo de diamante foi formado em 150 minutos e a 1 atm (ou unidade de atmosfera padrão). Isso é o equivalente à pressão nos sentimos ao nível do mare dezenas de milhares de vezes menor que a pressão normalmente necessária.
A equipa por detrás da abordagem inovadora, liderada por investigadores do Instituto de Ciências Básicas da Coreia do Sul, está confiante de que o processo pode ser ampliado para fazer uma diferença significativa na produção de diamantes sintéticos.
Dissolver carbono em metal líquido para a fabricação de diamante não é inteiramente novo. A General Electric desenvolveu um processo há meio século usando sulfeto de ferro fundido, por exemplo.
Mas estes processos ainda exigiam pressões de 5–6 gigapascais e uma “semente” de diamante à qual o carbono se agarrará.
“Descobrimos um método para cultivar diamantes à pressão de 1 atm e sob temperatura moderada usando uma liga de metal líquido”, disse ele. escrever os pesquisadores em seu artigo publicado.
A redução da pressão foi alcançado usando uma mistura cuidadosamente misturada de metais líquidos: gálio, ferro, níquel e silício. Um sistema de vácuo personalizado foi construído dentro de um invólucro de grafite para aquecer e resfriar muito rapidamente o metal enquanto ele era exposto a uma combinação de metano e hidrogênio.
Estas condições fazem com que os átomos de carbono do metano se espalhem no metal derretido, agindo como sementes para os diamantes. Após apenas 15 minutos, pequenos fragmentos de cristais de diamante foram extrudados do metal líquido logo abaixo da superfície, enquanto duas horas e meia de exposição produziram um filme contínuo de diamante.
Embora a concentração de carbono que forma os cristais tenha diminuído a uma profundidade de apenas algumas centenas de nanômetros, os pesquisadores esperam que o processo possa ser melhorado com alguns ajustes.
“Sugerimos que modificações simples poderiam permitir o cultivo de diamantes em uma área muito grande, usando uma superfície ou interface maior, configurando elementos de aquecimento para alcançar uma região de crescimento potencial muito maior e distribuindo carbono para a região de crescimento de diamantes de algumas novas maneiras.” escrever os pesquisadores.
Essas modificações levarão tempo e a pesquisa sobre esse processo ainda está em seus estágios iniciais, mas os autores do novo estudo acham que ele tem muito potencial – e que outros metais líquidos poderiam ser incorporados para obter resultados semelhantes ou até melhores. resultados.
O processo atualmente usado para criar a maioria diamantes sintéticos – usado para uma ampla variedade de processos industriais, eletrônicos e até computadores quânticos – leva vários dias e precisa de muito mais pressão. Se esta nova técnica atingir todo o seu potencial, a produção de diamantes será muito mais rápida e fácil.
“A abordagem geral do uso de metais líquidos poderia acelerar e promover o crescimento de diamantes em uma variedade de superfícies e talvez facilitar o crescimento de diamantes em pequenas partículas de diamante (sementes)”, escrever os pesquisadores.
A pesquisa foi publicada em Natureza.
