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

Bộ Công an bắt tạm giam 7 bác sĩ, điều dưỡng

Chủ nhật, 16/06/2024 15:22
Cảnh sát bắt giữ 7 bị can để điều tra, làm rõ việc lập hồ sơ liên quan đến kết quả giám định và điều trị cho bệnh nhân.

Một nơi thường bị bỏ qua khi vệ sinh bồn cầu: Tiếp xúc gần với cơ thể nhưng ít người chú ý tới

Chủ nhật, 16/06/2024 14:52
Số đông nghĩ rằng mình đã dọn sạch sẽ, nhưng hóa ra chúng ta đã bỏ sót một khu vực quan trọng.

Một bom tấn ấn định ngày phát hành toàn cầu, tiếp tục mang tin buồn tới với cộng đồng game thủ Việt

Chủ nhật, 16/06/2024 14:50
Tựa game Gacha này đang khiến rất nhiều game thủ Việt Nam tiếc nuối.

Số tiền khổng lồ cho Tuấn Hải & món quà lớn sau những "nỗi đau" của bầu Hiển

Chủ nhật, 16/06/2024 14:24
Liên tiếp, bầu Hiển mất đi những ngôi sao sáng nhất Hà Nội FC nhưng rồi CLB của ông vẫn biết cách để tìm ra vì tinh tú mới!

Bạn gái Lai Bâng "lộ" ảnh thiếu vải, nóng bỏng tới mức ai xem cũng choáng váng!

Chủ nhật, 16/06/2024 14:21
Hot girl người yêu Lai Bâng khoe dáng đồng hồ cát đẹp nức nở.
     
Nổi bật trong ngày

3 loại củ là "thuốc trường thọ" giúp dưỡng thận, hạ đường huyết hiệu quả: Rất sẵn ở Việt Nam

Thứ 7, 15/06/2024 00:03
Trong Đông y, 3 loại củ này được xem là loại dược liệu quý có thể dùng để điều trị nhiều loại bệnh.

Từ 1/7, hàng loạt chính sách về BHYT sẽ thay đổi ảnh hưởng đến hàng triệu người dân

Thứ 7, 15/06/2024 07:13
Do liên quan đến sự điều chỉnh trong cải cách tiền lương nên có một số thay đổi về bảo hiểm y tế (BHYT) kể từ ngày 1/7/2024.

Đang ngồi chơi, bé gái bất ngờ bốc cháy vì người nhà nướng mực, clip 9 giây kinh hãi

Thứ 7, 15/06/2024 08:59
Trong tích tắc, ngọn lửa phun mạnh vào bé gái ngồi cách đó 2m. Gia đình vội bế bé lên trong tình trạng lửa quấn quanh người.

Asus "cúi đầu" sửa sai sau bê bối bảo hành sản phẩm nhưng tính phí sửa chữa trên trời?

Thứ 7, 15/06/2024 11:11
Trước sức ép từ phía người dùng và các kênh truyền thông, Asus đã phải "cúi đầu" nhận lỗi và đưa ra một loạt cam kết nhằm cải thiện dịch vụ hỗ trợ khách hàng.

Siêu máy tính dự đoán Tây Ban Nha vs Croatia: Nhiều bàn thắng và phạt góc, nhưng Croatia có tạo bất ngờ?

Thứ 7, 15/06/2024 13:22
Siêu máy tính của trang dữ liệu bóng đá quốc tế Footy Stats đã dự đoán về các trận đấu Euro 2024 loạt trận ngày 15/6.
xe.nguoiduatin.vn