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國際
2022-09-06 20:15:06

膠樽可變鑽石? 科學家利用超高能激光將膠樽轉化為鑽石

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科學家在實驗中利用超高能激光,將膠樽化為鑽石。(互聯網)

科學家在實驗中利用超高能激光,將膠樽化為鑽石。(互聯網)

有謂「鑽石代表恒久永遠」,鑽石本質是結晶的純碳,而碳元素在宇宙中常見,科學家認為,假如有一個長期的高壓環境,或許能經常性地擠壓出鑽石,並推測像天王星(Uranus)及海王星(Neptune)的冰行星中可能出現「鑽石雨」。科學家在實驗室利用普通塑膠試著製造鑽石,並重現鑽石雨的過程。

科技新聞網NewAtlas報道,地球上,鑽石稀有而珍貴,但在其他星球,它們可能就是普通的岩石。在天王星和海王星這些冰巨星(ice giants)上,科學家推測以其高壓條件,極高的壓力可能將氫和碳等元素擠壓,將氫排除,把碳轉化為鑽石,像雨般落入大氣層。

以世上最強力激光做實驗

2017年,一組科學家利用世界上最強力的激光——美國國家實驗室的「直線性連續加速器光源」(Linac Coherent Light SourceLCLS)來模擬猛擊冰巨星上的碳氫化合物(hydrocarbon)。當超高能激光LCLS把碳氫化合物加熱到攝氏6,000度高溫,並產生數百萬個大氣壓力的強大衝擊波後,便形成微小的「納米鑽石」(nanodiamonds)

儘管上述實驗顯示技術上有可能,但團隊當年所用的碳氫化合物(例如聚苯乙烯,Polystyrene),與冰巨星內部存在的元素還是有差別,再者,現在已知冰巨星上含氧。因此科學家試著以其他物料再進行實驗。

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新實驗改用含氧物料

科學家這次選擇的是「聚對苯二甲酸乙二酯」(Polyethylene TerephthalatePET,是膠樽和食物塑膠包裝的材料),原因是PET的碳、氫、氧在比例上較平衡。他們用LCLSPET薄膜進行照射,然後使用兩種不同的成像技術,來檢查是否產生出納米鑽石,以及檢測鑽石形成的速度和大小。結果,他們檢測到形成了密度達每立方厘米重3.87克的鑽石。

PET含氧,這更接近冰巨星上的成分。上述研究報告的作者Dominik Kraus表示,氧氣的作用加速了碳和氫的分裂,這樣便促進納米鑽石的形成,因為碳原子可以更易組合,因而形成鑽石。

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這項研究不僅為冰巨星上鑽石雨的假設提供了實驗上的支持,也發現了微小鑽石的一種潛在的製造技術,它們可以用於製造工業磨料、拋光劑的成分,將來更或可用於高敏感度的量子感應器。

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