Các nhà khoa học đã lần đầu tiên biến kim cương thành than chì bằng cách sử dụng các tia cực tím cực ngắn của tia X. Đây là một bước đi quyế...
Các nhà khoa học đã lần đầu tiên biến kim cương thành than chì bằng cách sử dụng các tia cực tím cực ngắn của tia X. Đây là một bước đi quyết định trong việc hiểu được hành vi cơ bản của chất rắn khi chúng hấp thụ bức xạ năng lượng. Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu bao gồm Franz Tavella từ Phòng Thí nghiệm Gia tốc Quốc gia SLAC ở Mỹ đã có thể theo dõi tiến trình phân giải theo thời gian của quy trình này.
Tavella, tác giả đầu tiên của nghiên cứu này đăng trên Tạp chí Vật lý Năng lượng Mật độ Cao, nói: "Ngoài các khía cạnh cơ bản này, sự hiểu biết về quá trình tạo graphite rất quan trọng đối với các công nghệ kim cương, vì kim cương ngày càng được sử dụng nhiều trong thực tiễn. Kim cương và graphite là những dạng thù hình khác nhau của carbon. Kim cương được hình thành dưới áp suất cao từ sâu trong lòng đất".
Trong điều kiện bình thường, kim cương siêu bền, có nghĩa là nó chuyển đổi trở lại graphite khi quá trình được bắt đầu với nguồn năng lượng đủ lớn. Có nhiều cách khác nhau để kích hoạt chuyển đổi kim cương sang graphite, ví dụ như bằng cách đơn giản làm nóng kim cương dưới sự loại trừ oxy hoặc thậm chí cho tác động trong điều kiện xúc tác hóa học và cơ học vật lý, các nhà nghiên cứu cho biết.
Họ cho biết, với nhiệt và áp suất cao, than chì có thể được chuyển thành các viên kim cương tổng hợp và chúng đã có khá nhiều ở thị trường trên toàn thế giới.
Nhóm nghiên cứu sử dụng máy FERMI laser tia X tự do của Ý để bắn những tia siêu ngắn ở các miếng kim cương nhỏ với độ dày chỉ 0,3mm. "Thông thường, nếu bạn bắn những xung laser mạnh lên các vật thể rắn thông thường, nó sẽ trở nên vô định hình. Nhưng kim cương là một ví dụ khác", các nhà nghiên cứu cho biết. Nó có thể chuyển đổi cấu trúc nội bộ của nó theo một trật tự khác, do đó biến thành graphite.
"Về nguyên tắc, người ta biết rằng nếu bạn phóng đủ năng lượng vào viên kim cương, nó sẽ chuyển qua trạng thái vô định hình” - Ông Sven Toleikis đến từ trung tâm nghiên cứu quốc gia Đức DESY nói.
Quá trình chuyển đổi này bao gồm một quá trình chuyển đổi nhiệt, trong đó năng lượng hấp thụ được truyền đến mạng lưới tinh thể bên trong viên kim cương, nó được truyền năng lượng đủ cho đến khi kim cương chuyển đổi qua cấu trúc graphite.
Các nhà nghiên cứu cho biết một phương pháp khác là phương pháp không sử dụng nhiệt độ, trong đó năng lượng hấp thụ chỉ bởi một phần nhỏ các electron trong viên kim cương, làm thay đổi bề mặt năng lượng bên trong, gây ra sự sắp xếp lại lưới tinh thể. Beata Ziaja từ DESY cho biết. "Quá trình chuyển đổi phi nhiệt nhanh hơn nhiều so với có nhiệt, thời gian này xảy ra trong khoảng picô giây, một picô giây là một phần nghìn tỷ giây".
Tavella, tác giả đầu tiên của nghiên cứu này đăng trên Tạp chí Vật lý Năng lượng Mật độ Cao, nói: "Ngoài các khía cạnh cơ bản này, sự hiểu biết về quá trình tạo graphite rất quan trọng đối với các công nghệ kim cương, vì kim cương ngày càng được sử dụng nhiều trong thực tiễn. Kim cương và graphite là những dạng thù hình khác nhau của carbon. Kim cương được hình thành dưới áp suất cao từ sâu trong lòng đất".
Trong điều kiện bình thường, kim cương siêu bền, có nghĩa là nó chuyển đổi trở lại graphite khi quá trình được bắt đầu với nguồn năng lượng đủ lớn. Có nhiều cách khác nhau để kích hoạt chuyển đổi kim cương sang graphite, ví dụ như bằng cách đơn giản làm nóng kim cương dưới sự loại trừ oxy hoặc thậm chí cho tác động trong điều kiện xúc tác hóa học và cơ học vật lý, các nhà nghiên cứu cho biết.
Với nhiệt và áp suất cao, than chì có thể được chuyển thành các viên kim cương tổng hợp.
Nhóm nghiên cứu sử dụng máy FERMI laser tia X tự do của Ý để bắn những tia siêu ngắn ở các miếng kim cương nhỏ với độ dày chỉ 0,3mm. "Thông thường, nếu bạn bắn những xung laser mạnh lên các vật thể rắn thông thường, nó sẽ trở nên vô định hình. Nhưng kim cương là một ví dụ khác", các nhà nghiên cứu cho biết. Nó có thể chuyển đổi cấu trúc nội bộ của nó theo một trật tự khác, do đó biến thành graphite.
"Về nguyên tắc, người ta biết rằng nếu bạn phóng đủ năng lượng vào viên kim cương, nó sẽ chuyển qua trạng thái vô định hình” - Ông Sven Toleikis đến từ trung tâm nghiên cứu quốc gia Đức DESY nói.
Quá trình chuyển đổi này bao gồm một quá trình chuyển đổi nhiệt, trong đó năng lượng hấp thụ được truyền đến mạng lưới tinh thể bên trong viên kim cương, nó được truyền năng lượng đủ cho đến khi kim cương chuyển đổi qua cấu trúc graphite.
Các nhà nghiên cứu cho biết một phương pháp khác là phương pháp không sử dụng nhiệt độ, trong đó năng lượng hấp thụ chỉ bởi một phần nhỏ các electron trong viên kim cương, làm thay đổi bề mặt năng lượng bên trong, gây ra sự sắp xếp lại lưới tinh thể. Beata Ziaja từ DESY cho biết. "Quá trình chuyển đổi phi nhiệt nhanh hơn nhiều so với có nhiệt, thời gian này xảy ra trong khoảng picô giây, một picô giây là một phần nghìn tỷ giây".
COMMENTS