Gli scienziati coltivano diamanti da zero in 15 minuti

Gli scienziati coltivano diamanti da zero in 15 minuti

I ricercatori hanno sviluppato una tecnologia rivoluzionaria per produrre diamanti alla normale pressione atmosferica senza la necessità di pietre preziose. Questo progresso potrebbe semplificare notevolmente il processo di coltivazione dei diamanti in laboratorio.

Come produrre i diamanti

I diamanti naturali si formano nel mantello terrestre, sotto pressioni e temperature estreme, centinaia di chilometri sotto la superficie. Questo processo naturale richiede stress Diversi gigapascal e temperature superiori a 1500 °C.

Attualmente, il metodo più comune per collezionare diamanti sintetici è… Crescita ad alta pressione e alta temperatura (Ept). Questa tecnologia imita le condizioni estreme del mantello terrestre per trasformare il carbonio in diamanti. Tuttavia, sono costosi, difficili da mantenere e limitati nella dimensione dei diamanti che possono produrre. Inoltre, questo metodo richiede spesso una settimana o più per creare piccoli diamanti. alternativa, Deposizione di vapori chimici (CVD), elimina alcune delle limitazioni dell'HPHT, come le alte pressioni, ma richiede comunque semi di diamante.

Nuova tecnologia rivoluzionaria

Rodney Ruff, chimico fisico dell'Istituto di scienze di base della Corea del Sud, e il suo team hanno sviluppato un metodo per sintetizzare i diamanti Alla normale pressione atmosferica senza avviare la pietra preziosa. Questa tecnologia utilizza gallio riscaldato elettricamente con una piccola quantità di silicio in un crogiolo di grafite.

Nel dettaglio, il team ha introdotto gas metano caldo e ricco di carbonio in una camera appositamente progettata. Questa camera, mantenuta alla pressione atmosferica a livello del mare, crea un ambiente ideale per la crescita dei diamanti. I ricercatori hanno poi scoperto che la miscela di gallio, nichel, ferro e silicio era ideale per stimolare la crescita dei diamanti. Il gallio riscaldato elettricamente funge da catalizzatore mentre il silicio svolge un ruolo cruciale nella formazione del diamante.

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Più specificamente, quando il metano ricco di carbonio passa attraverso questa miscela calda, i diamanti iniziano a formarsi in soli quindici minuti. Nel giro di due ore e mezza alla base del crogiolo si forma una pellicola diamantata più completa. Analisi spettroscopiche hanno successivamente confermato che questo film di diamante era essenzialmente puro con alcune tracce di silicio.

Vari diamanti realizzati con questa nuova tecnologia. Crediti: Istituto di Scienze di Base

Sfide e prospettive

Sebbene questo nuovo metodo sia promettente, pone alcune sfide. I diamanti prodotti sono infatti molto piccoli, molto più piccoli di quelli prodotti da HPHT Non utilizzabile per gioielli. Tuttavia hanno trovato applicazioni tecnologiche, soprattutto nella lucidatura e nell'incisione.

Rimane solo il meccanismo di formazione Parzialmente compreso. I ricercatori ritengono che il silicio agisca come un seme attorno al quale si cristallizza il carbonio. Il calo di temperatura sembra dirigere il carbonio dal metano verso il centro del crogiolo, dove si trasforma in diamanti. Tuttavia, saranno necessari ulteriori studi per comprendere appieno il processo.

Tuttavia, Rodney Ruff ritiene che questo metodo potrebbe modificare la composizione dei diamanti in laboratorio, rendendo il processo più economico e più semplice. Sebbene le applicazioni commerciali non siano ancora del tutto chiare, questa innovazione ha un enorme potenziale.

I dettagli dello studio sono pubblicati sulla rivista natura.

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