Phương pháp mới giúp các nhà khoa học tạo ra kim cương chỉ với 15 phút trong điều kiện áp suất thường

Thứ 6, 24/05/2024 08:58
Nghiên cứu có tiềm năng tăng tốc quá trình làm kim cương nhân tạo.

Một nhóm các nhà khoa học sử dụng kỹ thuật mới để tổng hợp thành công kim cương từ điều kiện áp suất thông thường và không cần phôi. Quá trình này sẽ giúp quá trình chế tạo kim cương trong phòng thí nghiệm dễ dàng hơn nhiều.

Kim cương tự nhiên hình thành trong lòng đất, thường bị chôn vùi dưới hàng cây số vật chất. Quá trình hình thành kim cương tự nhiên cần tới một lượng áp lực khổng lồ - gấp khoảng 50.000 áp lực có trên bề mặt Trái Đất, cũng như nhiệt độ cực cao - tới khoảng 1.600 độ C.

Những điều kiện tương tự cũng được áp dụng trong hầu hết quy trình làm kim cương nhân tạo. Có tên gọi “nuôi cấy trong điều kiện áp lực lớn và nhiệt độ cao” (hay HPHT), quá trình mô phỏng những điều kiện cực đoan trong lòng Trái Đất, biến đổi một lớp kim loại lỏng trộn carbon bọc quanh một phôi kim cương thành kim cương.

ImageForArticle_21098_1640350790.jpg

Tuy nhiên, công tác tạo ra và duy trì điều kiện cực đoan nói trên rất khó khăn và tốn kém. Bên cạnh đó, những thành phần hóa học tham gia quá trình làm kim cương nhân tạo sẽ ảnh hưởng tới kích cỡ viên kim cương. Chưa hết, quá trình HPHT cần từ 1-2 tuần chỉ để tạo ra một viên kim cương nhỏ. Một số quá trình khác không cần tới những điều kiện kể trên, nhưng vẫn yêu cầu phôi kim cương.

Phương pháp chế tạo kim cương mới loại trừ được cả hai yếu tố trên, yếu tố cực đoan của nhiệt độ và áp suất lớn cũng như phôi kim cương. Nghiên cứu mới do nhà hóa học Rodney Ruoff chủ biên đã được đăng tải trên tạp chí Nature.

Suốt hơn một thập kỷ, tôi đã tìm cách nuôi cấy kim cương, bởi vì tôi nghĩ sẽ có thể đạt được mục đích theo những cách bất ngờ”, nhà nghiên cứu Ruoff nói với trang Live Science.

Để khởi động quá trình này, các nhà nghiên cứu dùng điện để đun nóng tổ hợp gallium và bạc nằm trong một nồi nấu kim loại. Gallium được chọn nhờ khả năng hỗ trợ quá trình hình thành graphene từ methane; còn graphene cũng giống kim cương, cũng được cấu thành hoàn toàn từ carbon, tuy nhiên khác nhau về cấu trúc.

Phương pháp mới giúp các nhà khoa học tạo ra kim cương chỉ với 15 phút trong điều kiện áp suất thường- Ảnh 2.

Mô hình mô phỏng cấu trúc tinh thể của kim cương - Ảnh: Chris Ratcliffe/Bloomberg.ImageForArticle_21098_1640350790.jpg

Nhóm nghiên cứu đặt nồi nấu kim loại vào một khoang có áp suất tương đương áp suất bề mặt biển, nhằm xả methane nóng, giàu carbon khỏi tổ hợp chất. Khoang đặc biệt do đồng tác giả nghiên cứu, chuyên gia Won Kyung Seong thiết kế, có thể sẵn sàng cho công tác chế tạo kim cương chỉ trong 15 phút. Việc rút ngắn thời gian sẽ giúp nhóm nghiên cứu nhanh chóng thử nghiệm chế tạo kim cương với những tổ hợp chất khác nhau.

Qua nhiều lần thử-loại, nhóm phát hiện ra tổ hợp gallium-kền-sắt kem một chút silicon có thể tạo thành kim cương nhanh nhất. Họ đã có thể tạo ra kim cương chỉ trong vòng 15 phút, và có được một viên kim cương hoàn thiện chỉ với 2 tiếng rưỡi.

Dưới kính hiển vi, viên kim cương khá tinh khiết, chỉ có một chút phân tử silicon còn sót lại. Trong tương lai gần, nhóm sẽ tinh chỉnh hàm lượng chất cũng như nhiệt độ sử dụng để có được một sản phẩm hoàn thiện một cách nhanh chóng.

nUMZjL6RTH8Z6zTC4Vmzy4-970-80.jpg

Sản phẩm dưới kính hiển vi - Ảnh: Institute for Basic Science

Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn ẩn chứa nhiều thử thách. Kim cương thành phẩm vẫn còn quá nhỏ: viên to nhất bé hơn hàng trăm ngàn lần so với kim cương tạo thành nhờ phương pháp HPHT, vì thế quá nhỏ để có thể ứng dụng vào bất cứ đâu.

Thế nhưng nhà nghiên cứu Ruoff vẫn lạc quan. Ông cho quá trình chế tạo kim cương mới có thể dễ dàng được thực hiện được ở nhiệt độ phòng, nên quy mô của nó có thể tăng trong tương lai.

Trong vòng một tới hai năm, thế giới sẽ có một cái nhìn rõ ràng hơn về khả năng thương mại của nó”, ông nói.

Kim

Cùng chuyên mục

Trước khi tạm dừng hoạt động, nhà máy Heineken tại Quảng Nam từng đóng góp ngân sách hơn 1.000 tỷ đồng/năm, 3 tháng đầu năm nay chỉ còn 20 tỷ

Thứ 2, 24/06/2024 20:31
Trong năm 2022, Công ty Heineken Việt Nam cũng đóng góp cho nền kinh tế ở mức tương đương 1,04% tổng GDP quốc gia – mức cao kỷ lục kể từ khi công bố số liệu này.

Điểm danh những ác nhân đáng sợ sắp đổ bộ vào MCU, riêng Captain America 4 có đến 3 phản diện khác nhau

Thứ 2, 24/06/2024 20:31
Bên cạnh các siêu anh hùng mới, vũ trụ điện ảnh Marvel còn sắp đón chào rất nhiều siêu phản diện khác nhau.

Trước khi bị khởi tố, Shark Tam từng ước làm điều này để không "lỗ đến ngàn tỷ đồng"

Thứ 2, 24/06/2024 20:24
Ông Phạm Văn Tam, cựu Chủ tịch Asanzo, từng chia sẻ bản thân đã vác các thùng hàng đi bán từ khi 20 tuổi.

Xuất hiện gương mặt Việt kiều CH Séc mới lên tập trung tuyển Việt Nam, chuẩn bị đấu giải Đông Nam Á

Thứ 2, 24/06/2024 20:21
Hồ Hữu Hưng, cầu thủ có 13 năm chơi bóng tại CH Séc, sẽ lên tập trung ở U19 Việt Nam, hướng về giải U19 Đông Nam Á.

Thanh niên mới 19 tuổi nhưng sở hữu 5 công ty với loạt giao dịch tiền tỷ bị cảnh sát điều tra: Đường dây lừa đảo trực tuyến gồm 25 đối tượng bị tóm gọn

Thứ 2, 24/06/2024 20:17
Điều tra vụ người đàn ông bị lừa đảo hơn 17 triệu đồng, cảnh sát Trung Quốc phát hiện và triệt phá thành công đường dây lừa đảo siêu tinh vi gồm nhiều đối tượng.
     
Nổi bật trong ngày

Miền Bắc có mưa to đến rất to trong 3 ngày tới, nhiệt độ giảm

Chủ nhật, 23/06/2024 16:38
Dự báo từ chiều tối mai đến ngày 26/6, ở Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ sẽ đón một đợt mưa lớn.

Nga cảnh báo có thể sửa đổi học thuyết hạt nhân, điều chỉnh thời điểm sử dụng vũ khí

Chủ nhật, 23/06/2024 19:05
Thông tin do ông Andrei Kartapolov - người đứng đầu Ủy ban Quốc phòng Duma Quốc gia Nga đưa ra.

Chi 3,5 tỷ mua chung cư tầng 4, người phụ nữ tiếc vì không biết 4 điều này sớm hơn

Chủ nhật, 23/06/2024 21:55
Sau vài tháng sinh sống, họ nhận ra ngôi nhà mình đang ở có nhiều vấn đề rất bất tiện.

Lần theo 1 người đàn ông, công an bắt quả tang 3 phụ nữ đang làm điều phạm pháp

Thứ 2, 24/06/2024 07:02
Quá trình bắt giữ Phạm Anh Tuấn, lực lượng chức năng còn bắt quả tang 3 đối tượng khác đang cùng "đánh chắn".

Loài rắn nào sở hữu tốc độ nhanh nhất hành tinh? Hé lộ 8 'kẻ săn mồi trong bóng tối'

Thứ 2, 24/06/2024 10:27
Trong thế giới hoang dã đầy rẫy những điều bí ẩn, tốc độ luôn là một yếu tố quan trọng quyết định sự sống còn của các loài động vật. Và rắn, với thân hình mảnh mai và khả năng di chuyển linh hoạt, luôn khiến con người kinh ngạc bởi tốc độ phi thường của chúng.
xe.nguoiduatin.vn