Advertisement
Milyarlarca Yılı Unutun: Bilim İnsanları Sadece 150 Dakikada Elmas Yetiştirdi
Doğal elmasların yeraltının derinliklerindeki aşırı basınç ve sıcaklıklarda oluşması milyarlarca yıl alır. Sentetik formlar çok daha hızlı üretilebilir, ancak yine de tipik olarak birkaç haftaya kadar yoğun bir şekilde ezilmeleri gerekir.

Sıvı metallerin karışımına dayanan yeni bir yöntem, devasa bir sıkıştırmaya gerek kalmadan birkaç dakika içinde yapay bir elmas ortaya çıkarabilir.

Yine de 1,025°C veya 1,877°F gibi yüksek sıcaklıklar gerekmekle birlikte, 150 dakika içinde ve 1 atm'de (veya standart atmosfer biriminde) sürekli bir elmas film oluşturuldu. Bu, deniz seviyesinde hissettiğimiz basınca eşdeğerdir ve normalde gerekli olan basınçtan on binlerce kat daha azdır.

Güney Kore'deki Temel Bilimler Enstitüsü'nden araştırmacılar tarafından yönetilen yenilikçi yaklaşımın arkasındaki ekip, sürecin sentetik elmas üretiminde önemli bir fark yaratacak şekilde ölçeklendirilebileceğinden emin.

Elmas üretimi için karbonun sıvı metal içinde çözündürülmesi tamamen yeni bir yöntem değil. Örneğin General Electric yarım yüzyıl önce erimiş demir sülfür kullanarak bir süreç geliştirmişti.

Ancak bu süreçler yine de 5-6 gigapaskal basınç ve karbonun tutunması için bir elmas 'tohum' gerektiriyordu.

Araştırmacılar yayınladıkları makalede "Sıvı metal alaşımı kullanarak 1 atm basınçta ve ılımlı bir sıcaklıkta elmas yetiştirmek için bir yöntem keşfettik" diye yazıyor.

Basınçtaki azalma, galyum, demir, nikel ve silikon gibi sıvı metallerin dikkatle karıştırılmış bir karışımı kullanılarak elde edildi. Metan ve hidrojen kombinasyonuna maruz bırakılan metali çok hızlı bir şekilde ısıtmak ve ardından soğutmak için grafit bir muhafazanın içine özel yapım bir vakum sistemi inşa edildi.

Bu koşullar, metandan gelen karbon atomlarının erimiş metale yayılarak elmaslar için tohum görevi görmesine neden oldu. Sadece 15 dakika sonra, yüzeyin hemen altındaki sıvı metalden küçük elmas kristalleri parçaları çıkarken, iki buçuk saatlik maruziyet sürekli bir elmas filmi oluşturdu.

Kristalleri oluşturan karbon konsantrasyonu sadece birkaç yüz nanometre derinlikte azalmış olsa da araştırmacılar sürecin birkaç ince ayarla geliştirilebileceğini düşünüyor.

Araştırmacılar, "Basit değişikliklerin, daha geniş bir yüzey veya arayüz kullanarak, çok daha büyük bir potansiyel büyüme bölgesi elde etmek için ısıtma elemanlarını yapılandırarak ve karbonu elmas büyüme bölgesine bazı yeni yollarla dağıtarak çok geniş bir alanda elmas yetiştirmeyi sağlayabileceğini öneriyoruz" diye yazıyor.

Bu değişiklikler zaman alacaktır ve bu süreçle ilgili araştırmalar henüz çok erken aşamadadır, ancak yeni çalışmanın yazarları bunun büyük bir potansiyele sahip olduğunu ve benzer veya daha iyi sonuçlar elde etmek için diğer sıvı metallerin de dahil edilebileceğini düşünmektedir.

Şu anda sentetik elmasların çoğunu oluşturmak için kullanılan süreç - çok çeşitli endüstriyel süreçler, elektronikler ve hatta kuantum bilgisayarlar için kullanılıyor - birkaç gün sürüyor ve çok daha fazla basınç gerektiriyor. Bu yeni teknik potansiyelini gerçekleştirirse, elmas yapmak çok daha hızlı ve çok daha kolay hale gelecektir.

Araştırmacılar, "Sıvı metallerin kullanılmasına yönelik genel yaklaşım, çeşitli yüzeylerde elmas büyümesini hızlandırabilir ve ilerletebilir ve belki de küçük elmas (tohum) parçacıkları üzerinde elmas büyümesini kolaylaştırabilir" diye yazıyor.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.

Fizikist
Türkiye'nin Popüler Bilim Sitesi

0 yorum