Вещество, найденное в нефти, может превратиться в чистый алмаз

Физические свойства алмаза — чрезвычайная твердость, оптическая прозрачность, химическая стабильность, высокая теплопроводность — делают его ценным материалом для медицины, промышленности, технологий квантовых вычислений и биологического зондирования.

Ученые синтезируют алмазы из других материалов в течение более 60 лет. Но для превращения обычно требуется чрезмерное количество энергии, время или добавление катализатора (часто металла), который снижает качество конечного продукта. Исследователи хотели создать чистую систему, в которой вещество превращается в чистый алмаз без катализатора.

В природе алмазы кристаллизуются из углерода в сотнях километрах от поверхности Земли, где температура достигает тысяч градусов. Большинство природных алмазов, обнаруженных до настоящего времени, переместилось вверх в результате извержений вулканов миллионы лет назад.

Чтобы синтезировать их, ученые выбрали три типа порошка, собранных из цистерн, наполненных нефтью. На первый взгляд, слегка липкие порошки без запаха напоминают каменную соль. Но опытный глаз, смотрящий через мощный микроскоп, может различить атомы, расположенные по той же пространственной схеме, что и атомы, из которых состоит кристалл алмаза.

Исследователи загрузили образцы в камеру давления размером со сливу, называемую ячейкой с алмазной наковальней. С помощью простого поворота винта устройство может создать давление, которое наблюдается в центре Земли. Ученые обнаружили, что один из порошков — трехкомпонентный диамондоид, называемый триамантаном, может превращаться в алмаз с удивительно малой тратой энергии.

При 627 °C или температуре раскаленной лавы, и при давлении в сотни тысяч раз превышающем атмосферное давление Земли, атомы углерода триамантана выравниваются, а водород рассеивается. Преобразование разворачивается за доли секунды. Малый размер образца внутри ячейки с алмазной наковальней делает этот подход непрактичным для синтеза гораздо большего, чем алмазных пятен. Но теперь ученые знают немного больше о производстве алмазов.