科学家以高能激光将饮料瓶(塑料)转化为钻石

俗话说「钻石是恒永远」,但是钻石本质是结晶的纯碳,而碳元素是宇宙中很常见,因此科学家认为,假如有一个长期的高压环境,或许能经常性的压出钻石。人们推测像天王星、海王星这样的冰行星中可能会出现「钻石雨」。科学家试着在实验室中使用普通塑料,重现钻石雨的过程。

新阿特拉斯(NewAtlas)报导,在地球上,钻石因其稀有性而备受推崇,但在其他星球上,它们可能看起来像岩石一样普遍。天王星、海王星这些冰巨星以甲烷为主要成份,其深处的高压和高温条件,压力可能将甲烷的氢原子给排除,把碳转化为固体钻石,然后像雨一样落入大气层。

2017年,一组科学家就着手在实验室中试图重新创建这一过程。他们利用世界上最强大的激光-美国国家实验室的「直线加速器相干光源」(LCLS)来模拟冰巨星里的高温高压,再用碳氢化合物为材料。当超级激光把材料加热到高达6000度高温,并产生了几百万个大气压的强大冲击波后,确实形成了微小的纳米钻石。

尽管初步实验成功,但当年团队所用的碳氢化合物材料是聚苯乙烯(化学式C8H8,Polystyrene,简称PS,就是保丽龙),它与冰巨星内部存在的元素还是有差别,因为现在已知冰巨星里含有氧。因此研究人员试着以其他塑料再来进行实验。

这一次他们选择的是聚对苯二甲酸乙二酯(化学式C10H8O4,又称达克龙、PET,也就是饮料瓶(塑料)的材料),用超高能雷达对PET薄膜进行照射,然后使用两种不同的成像技术,来检查是否生成奈米钻石。果然,他们检测到有奈米钻石。

与保丽龙不同,PET里含有氧,这更接近冰巨星的大气成份,研究人员表示,氧气的作用加速了碳和氢的分裂,从而促进奈米钻石的形成,这意味着在冰巨星里,碳原子可以更容易地结合并形成钻石。

这项研究不仅为冰巨行星上钻石雨的假设提供了实验的支持,而且也发明了微小钻石的一种新的制造技术,虽然目前奈米钻石还过于小而没有用途,但是假如能够将其放大滋长,它们可以成为工业磨料、抛光剂的成份。

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页面更新:2024-04-05

标签:科学家   钻石   碳氢化合物   化学式   甲烷   天王星   海王星   巨星   高压   激光   饮料瓶   塑料   材料

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