Diamenty z plastikowych butelek. Cenne kamienie stworzone w laboratorium

Zespół badaczy z Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda zasymulował warunki, jakie panują na odległych planetach. Dzięki doświadczeniu udało się zmienić pospolite tworzywo w cenne kamienie.

Eksperyment, przeprowadzony przez badaczy z Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda (ang. Stanford Linear Accelerator Center, SLAC) znalazł niezwykłe zastosowanie dla plastiku PET, czyli poli(tereftalanu etylenu). To substancja powszechnie stosowana m.in. do produkcji butelek.

Zadaniem eksperymentu była próba odtworzenia warunków, jakie panują na lodowych olbrzymach, Uranie i Neptunie. Ekstremalnie wysokie – liczone w gigapaskalach – ciśnienie i skład atmosfery sprawiają, że występuje tam zjawisko diamentowych deszczów.

Niezwykle cenne na Ziemi kamienie mogą – według niektórych teorii – dosłownie spadać tam z nieba. Ponieważ Neptun wypromieniowuje więcej energii niż dostarcza mu Słońce, powstała także teoria tłumacząca ten fenomen tarciem diamentów, opadających na dużych głębokościach na jądro planety.

Zespół ze SLAC postanowił odtworzyć warunki panujące na lodowych olbrzymach, wykorzystując w tym celu poli(tereftalanu etylenu). Materiał, z którego wytwarza się butelki, składa się głównie z węgla, wodoru i tlenu. Podczas doświadczenia został poddany działaniu bardzo silnego lasera o nazwie Matter in Extreme Conditions (MEC).

Promień MEC generował pary fal uderzeniowych o różnych prędkościach i rozgrzewał badany materiał do niemal 6 tys. stopni Celsjusza, powodując wzrost ciśnienia nawet do 70 gigapaskali. Zdaniem badaczy mogło to odpowiadać warunkom, jakie panują ok. 10 tys. km pod powierzchnią Neptuna i Urana.

W takich warunkach, gdy fale nakładały się na siebie, uwolnione z plastiku atomy węgla zaczęły łączyć się, tworząc diamenty.

W eksperymentalnych warunkach stworzone w ten sposób kamienie były bardzo małe – miały zaledwie kilka nanometrów szerokości. Zdaniem badaczy opracowana metoda może w przyszłości posłużyć do komercyjnego wytwarzania nanodiamentów, używanych m.in. do produkcji akumulatorów.

Obecnie jednym z problemów jest jednak nie tylko nanorozmiar cennych kamieni, ale także fakt, że podczas tworzenia zostały przyspieszone do bardzo dużych prędkości, co wymaga opracowania metody na ich łagodne wyhamowanie.