Các nhà khoa học tại Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ở Đức gần đây đã cho nổ loại nhựa rẻ tiền bằng một tia laser siêu mạnh, và trong quá trình này đã tạo ra những “viên kim cương nano” siêu nhỏ và xác nhận sự tồn tại của chúng. của một loại nước mới lạ.
Bằng cách sử dụng tia laser siêu cường độ cao, các nhà khoa học đã thực hiện bước tiếp theo trong việc biến nhựa rẻ tiền thành “kim cương nano”. Khám phá này được lấy cảm hứng từ những cơn mưa kim cương được cho là xuất hiện khá thường xuyên trên các hành tinh khổng lồ băng giá của Hệ Mặt trời, bao gồm cả Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương.
Bằng cách sử dụng tia laser quang học công suất cao, các nhà vật lý cho nổ một tấm nhựa polyethylene terephthalate (PET) – loại được sử dụng trong các chai nước và soda – và sau đó làm nóng nhựa lên khoảng 10.000 độ F (5.537 độ C). ) trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn, chỉ một phần tỷ giây, Live Science đưa tin.
Kết quả là, nhiệt độ cực cao này đã tạo ra một áp suất mạnh hơn hàng triệu lần so với bầu khí quyển của Trái đất, nén một cách hiệu quả chất dẻo và phá hủy cấu trúc phân tử của nó. Các nguyên tử carbon trong nhựa bắt đầu kết tinh, để lại chỗ cho hydro và oxy trôi ra ngoài qua mạng tinh thể.
Carbon kết tinh biến thành kim cương nano có kích thước bằng phần tỷ mét, trong khi hydro và oxy biến thành “nước siêu băng” hay “băng siêu cao cấp”, mà tạp chí Quanta đã mô tả là một loại băng đen, cực kỳ đặc. nóng, có thể là dạng nước phổ biến nhất trong vũ trụ. Theo New Scientist, loại nước kỳ lạ này có khả năng dẫn điện tốt hơn nhiều lần so với nước thông thường.
Đồng tác giả của nghiên cứu, nhà vật lý Dominik Kraus, giải thích: trong các ứng dụng thực tế, kim cương nano có thể được sử dụng để chuyển đổi carbon dioxide thành các khí khác và đưa thuốc vào cơ thể con người.
Và có khả năng, trong tương lai, Kraus tin rằng kim cương nano cũng có thể được sử dụng như một loại “cảm biến lượng tử siêu nhỏ và rất chính xác cho nhiệt độ và từ trường, có thể dẫn đến rất nhiều ứng dụng.” mới trong tương lai ”.
Trong một thử nghiệm thành công, các nhà khoa học đã lấy một tấm nhựa polyethylene terephthalate (PET), một loại nhựa khá phổ biến được tìm thấy trong các chai nhựa và chiếu nó bằng một tia laser quang học công suất cao. . Dưới nguồn sáng kết hợp Linac, tấm nhựa bị đốt cháy ở nhiệt độ gần 6.000 độ C và phải chịu áp suất lớn gấp hàng triệu lần áp suất của bầu khí quyển Trái đất chỉ trong một phần tỷ giây.
Tuy nhiên, ứng dụng thực tế nhất là kỹ thuật này có thể giúp giảm ô nhiễm nhựa bằng cách cung cấp động cơ tài chính để làm sạch nhựa khỏi đại dương và biến chúng thành kim cương nano.
Một nhà nghiên cứu khác trong dự án, Siegfried Glenzer, từ phòng thí nghiệm Máy gia tốc quốc gia SLAC ở California, giải thích rằng các nhà khoa học trước đây đã có thể tạo ra kim cương nano trong môi trường phòng thí nghiệm, nhưng “Các điều kiện để thực hiện quá trình này vô cùng phức tạp và những viên kim cương cuối cùng sẽ bị phá vỡ“.
Thử nghiệm mới này tạo ra kim cương ở áp suất thấp hơn nhiều và Glenzer cho rằng nó có thể cho các nhà vật lý cơ hội thu hoạch kim cương nano để nghiên cứu.
Thí nghiệm cũng giúp các nhà vật lý hiểu thêm về bản chất của những người khổng lồ băng như Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương, những điều kiện kỳ lạ thường gây khó khăn cho các nhà nghiên cứu.
Carbon ở dạng tinh thể – hay kim cương nano vẫn khác xa so với những viên kim cương lấp lánh mà chúng ta thường thấy ở các cửa hàng trang sức. Chúng chỉ là những viên kim cương có kích thước cực nhỏ, chỉ vài nanomet, tức 1 phần tỷ mét.
Giống như nhựa PET, bên trong các tảng băng khổng lồ cũng chứa oxy, carbon và hydro, nhưng áp suất bên trong của chúng chưa bao giờ được cho là đủ mạnh để tạo thành kim cương nano.
Tuy nhiên, thí nghiệm mới này đã chứng minh rằng kim cương nano rất có thể được hình thành ở lõi của những tảng băng trôi khổng lồ, nơi nhiệt có thể gây ra phản ứng tương tự như những gì tia laser gây ra đối với nhựa PET. , đồng thời tạo ra “mưa kim cương” bên trong các hành tinh khí khổng lồ.
Glenzer nói, “có thể kim cương có ở khắp mọi nơi trên các hành tinh khí khổng lồ. Nếu nó xảy ra ở áp suất thấp hơn chúng ta đã thấy trước đây, điều đó có nghĩa là chúng đang ở bên trong Sao Thiên Vương, bên trong Sao Hải Vương và một số mặt trăng như Titan.“.
Những viên kim cương di chuyển khắp bên trong Sao Hải Vương có thể tạo ra ma sát giải thích cho nhiệt độ cao của hành tinh và sự hình thành siêu băng trên Sao Thiên Vương có thể tạo ra các dòng điện khiến từ trường của nó có hình dạng kỳ lạ.
Trong khi những lý thuyết này vẫn chưa được chứng minh, nghiên cứu mới cung cấp bằng chứng chắc chắn rằng kim cương nano và nước siêu băng thực sự đang hình thành tự nhiên trên Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương.
Kraus cho biết lý thuyết này có thể được xác nhận trong vòng 10 năm tới, khi một tàu thăm dò không gian của NASA sẽ được phóng lên Sao Thiên Vương.
(Tham khảo: Allthatsinteresting; Live Science; New Scientist; Quanta)
