Исследовательская группа, в которую входили участники из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф, Политехнической школы в Париже и Университета Ростока, интересовалась тем, что происходит в
атмосфере ледяных планет, таких как Нептун или Уран.
Предполагается, что там может даже идти дождь из алмазов в атмосферу. Вопрос в том, как это может произойти.
Исследователи годами работали над планированием лабораторных экспериментов, чтобы объяснить это явление.
Как учёные теперь могли определить, до этого момента они просто не использовали оптимальный исходный материал для тестов. До сих пор такие эксперименты проводились с плёнками из углеводородов, как объясняет Доминик Краус из Центра Гельмгольца.
По словам Крауса, новый подход решения задачи уже сработал. Крошечные алмазы, так называемые наноалмазы, могли быть получены под экстремальным давлением, создаваемым лазерной бомбардировкой.
Однако недавние эксперименты показали, что создание таких структур можно контролировать намного эффективнее, если к углероду и водороду добавить кислород. Ведь так же обстоит дело и в атмосферах больших ледяных гигантов.
В поисках подходящего материала исследователи наткнулись на ПЭТ, материал, из которого в основном изготавливаются одноразовые бутылки. Полиэтилентерефталат (ПЭТ) — это термопластичный полиэфир, в котором «углерод, водород и кислород присутствуют в хорошем соотношении для имитации того, что происходит на ледяных планетах».
Учёные смастерили экспериментальную установку, в которой плёнка ПЭТ толщиной 100 микрометров подвергалась бомбардировке лазерным импульсом. Процесс нагрел фольгу почти до 6000 градусов по Цельсию, в результате чего она подверглась давлению около 100 гигапаскалей.
Под действием кислорода ускоряется разделение углерода и водорода и, таким образом, стимулируется образование наноалмазов.
Наноалмазы уже используются
Помимо того, что исследователи своими экспериментами раскрывают всё больше и больше планетарных тайн, открытие имеет и весьма практическую пользу. Ведь наноалмазы
уже производятся искусственным путем.
Однако это решение работает довольно грубым методом. Возьмите связку углерода или даже алмаза и взорвите её взрывчаткой. Силы измельчают частицы и производят трудно контролируемое дробление различных форм и размеров.
Это решение подходит только для шлифовальных и полировальных сред с низкими требованиями к точности. Новый процесс, с другой стороны, позволит производить наноалмазы намного чище и с гораздо большей точностью.
Новый процесс позволяет получать наноалмазы более высокого качества
Исследовательская группа разработала процесс, при котором высокопроизводительный лазер освещает проходящую через него ПЭТ-плёнку десять раз в секунду. Наноалмазы вылетают из плёнки, замедляются в сборном бассейне и отфильтровываются.
В будущем наноалмазы также можно будет производить специально для квантовых датчиков, в качестве медицинских контрастных веществ или в качестве ускорителей реакций для расщепления углекислого газа и использовать их соответствующим образом.