CherryTeen154
New member
Giới khoa học vừa mở ra cánh cửa mới cho việc chế tạo kim cương nhân tạo nhanh hơn bao giờ hết!
Một nhóm các nhà khoa học đã thành công với kỹ thuật siêu đỉnh: tổng hợp kim cương từ điều kiện áp suất bình thường và không cần phôi luôn nha. Nghe xịn sò chưa? Quá trình này hứa hẹn sẽ làm cho việc chế tạo kim cương trong lab dễ như ăn kẹo vậy.
Trước giờ, kim cương tự nhiên hình thành trong lòng đất, thường bị chôn vùi dưới hàng cây số vật chất. Quá trình sinh ra viên kim cương tự nhiên cần áp lực siêu to khổng lồ - gấp khoảng 50.000 lần áp suất trên bề mặt Trái Đất, kèm theo nhiệt độ cực nóng - lên tới khoảng 1.600 độ C luôn á
Những điều kiện tương tự cũng được áp dụng trong hầu hết quy trình làm kim cương nhân tạo trước đây. Gọi là "nuôi cấy trong điều kiện áp lực lớn và nhiệt độ cao" (hay HPHT), quá trình này 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.
Tuy nhiên, việc tạo ra và duy trì điều kiện cực đoan như vậy rất khó khăn và tốn kém vô cùng. Hơn nữa, những thành phần hóa học tham gia quá trình làm kim cương nhân tạo sẽ ảnh hưởng tới kích cỡ viên kim cương nữa. Chưa hết, quá trình HPHT cần từ 1-2 tuần mới tạo ra được một viên kim cương nhỏ xíu thôi. Một số phương pháp khác thì không cần điều kiện khắt khe vậy, nhưng vẫn phải có phôi kim cương mới được.
Phương pháp chế tạo kim cương mới loại bỏ luôn cả hai yếu tố trên rồi nè - không cần nhiệt độ và áp suất khủng, cũng không cần phôi kim cương. Nghiên cứu mới do nhà hóa học Rodney Ruoff chủ biên đã được đăng tải trên tạp chí Nature đấy!
"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 chia sẻ 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, đều được cấu thành hoàn toàn từ carbon, chỉ khác nhau về cấu trúc thôi.
Nhóm nghiên cứu đặt nồi nấu kim loại vào một khoang có áp suất tương đương áp suất bề mặt biển (tức là bình thường nha), để 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 việc 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 kèm 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 thôi nè!
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 sản phẩm hoàn thiện một cách nhanh chóng hơn nữa.
Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn ẩn chứa nhiều thử thách đấy. Kim cương thành phẩm vẫn còn quá nhỏ: viên to nhất còn 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 luôn.
Thế nhưng nhà nghiên cứu Ruoff vẫn lạc quan lắm nha. Ông cho rằng quá trình chế tạo kim cương mới có thể dễ dàng được thực hiện ở nhiệt độ phòng, nên quy mô của nó có thể tăng trong tương lai.
Nguồn: soha.vn
Một nhóm các nhà khoa học đã thành công với kỹ thuật siêu đỉnh: tổng hợp kim cương từ điều kiện áp suất bình thường và không cần phôi luôn nha. Nghe xịn sò chưa? Quá trình này hứa hẹn sẽ làm cho việc chế tạo kim cương trong lab dễ như ăn kẹo vậy.
Trước giờ, kim cương tự nhiên hình thành trong lòng đất, thường bị chôn vùi dưới hàng cây số vật chất. Quá trình sinh ra viên kim cương tự nhiên cần áp lực siêu to khổng lồ - gấp khoảng 50.000 lần áp suất trên bề mặt Trái Đất, kèm theo nhiệt độ cực nóng - lên tới khoảng 1.600 độ C luôn á
Những điều kiện tương tự cũng được áp dụng trong hầu hết quy trình làm kim cương nhân tạo trước đây. Gọi là "nuôi cấy trong điều kiện áp lực lớn và nhiệt độ cao" (hay HPHT), quá trình này 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.
Tuy nhiên, việc tạo ra và duy trì điều kiện cực đoan như vậy rất khó khăn và tốn kém vô cùng. Hơn nữa, những thành phần hóa học tham gia quá trình làm kim cương nhân tạo sẽ ảnh hưởng tới kích cỡ viên kim cương nữa. Chưa hết, quá trình HPHT cần từ 1-2 tuần mới tạo ra được một viên kim cương nhỏ xíu thôi. Một số phương pháp khác thì không cần điều kiện khắt khe vậy, nhưng vẫn phải có phôi kim cương mới được.
Phương pháp chế tạo kim cương mới loại bỏ luôn cả hai yếu tố trên rồi nè - không cần nhiệt độ và áp suất khủng, cũng không cần phôi kim cương. Nghiên cứu mới do nhà hóa học Rodney Ruoff chủ biên đã được đăng tải trên tạp chí Nature đấy!
"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 chia sẻ 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, đều được cấu thành hoàn toàn từ carbon, chỉ khác nhau về cấu trúc thôi.
Nhóm nghiên cứu đặt nồi nấu kim loại vào một khoang có áp suất tương đương áp suất bề mặt biển (tức là bình thường nha), để 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 việc 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 kèm 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 thôi nè!
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 sản phẩm hoàn thiện một cách nhanh chóng hơn nữa.
Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn ẩn chứa nhiều thử thách đấy. Kim cương thành phẩm vẫn còn quá nhỏ: viên to nhất còn 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 luôn.
Thế nhưng nhà nghiên cứu Ruoff vẫn lạc quan lắm nha. Ông cho rằng quá trình chế tạo kim cương mới có thể dễ dàng được thực hiện ở nhiệt độ phòng, nên quy mô của nó có thể tăng trong tương lai.
Nguồn: soha.vn