Marraskuussa 2020 julkaistiin artikkeli, jossa raportoitiin synteesi a<\/s> nanokiteist\u00e4 timanttia ja lonsdaleiittia huoneenl\u00e4mm\u00f6ss\u00e4, mit\u00e4 on t\u00e4h\u00e4n asti pidetty mahdottomana. <\/p>\n\n\n\n
Synteesi suoritettiin 80 GPa:n paineessa ei-kiteisest\u00e4 hiilin\u00e4ytteen esiasteesta. T\u00e4m\u00e4 oli mahdollista vain korkeilla paineilla ja leikkausj\u00e4nnityksell\u00e4, jotka molemmat olivat \"t\u00e4rkeit\u00e4 faasin muodostumisen edist\u00e4miseksi, koska niiden avulla voidaan voittaa kineettiset esteet\", artikkelin mukaan.<\/a> <\/p>\n\n\n\n Tutkimuksen tulokset perustuvat hyvin yleisen elektronimikroskooppitekniikan k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n, jota k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n kiteess\u00e4, joka on kokeellinen ala, jolla tutkitaan atomien sijoittelua kiteisiss\u00e4 kiinteiss\u00e4 aineissa, t\u00e4m\u00e4n artikkelin tapauksessa timantissa ja lonsdaleiitiss\u00e4.<\/p>\n\n\n\n Timantti, pieni (tai ei) ja kallisarvoinen kiilt\u00e4v\u00e4 kivi, ei ole vain kallis koru, vaan se on my\u00f6s eritt\u00e4in t\u00e4rke\u00e4 materiaali ominaisuuksiensa ansiosta, joiden ansiosta sit\u00e4 voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 tavallisissa ja \u00e4\u00e4rimm\u00e4isiss\u00e4 ymp\u00e4rist\u00f6iss\u00e4. <\/p>\n\n\n\n Joitakin hy\u00f6dyllisi\u00e4 ominaisuuksia ovat muun muassa \u00e4\u00e4rimm\u00e4inen kovuus ja korkea l\u00e4mm\u00f6njohtavuus, ja sit\u00e4 voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 my\u00f6s muun muassa biol\u00e4\u00e4ketieteellisiss\u00e4 sovelluksissa. <\/p>\n\n\n\n Lonsdaleiitti on timantin kaltainen materiaali, jonka kiderakenteessa on vain v\u00e4h\u00e4n eroja timanttiin verrattuna, kun taas timantilla on kuutiomainen kiderakenne<\/strong> jossa on tetraedrisesti sitoutunut hiili, Lonsdaleitissa on kuusikulmainen kiderakenne<\/strong>, harvinaisempi uudelleenj\u00e4rjestelyn muoto.<\/p>\n\n\n\n Useimmissa timanttisynteesi\u00e4 koskevissa tutkimuksissa kerrotaan, ett\u00e4 materiaalin faasimuutosten korkean kineettisen esteen ylitt\u00e4miseksi tarvitaan kaksi her\u00e4temuotoa. <\/p>\n\n\n\n Timantin ja lonsdaleiitin syntetisointiin laboratoriossa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n yleens\u00e4 korkeaa painetta ja korkeaa l\u00e4mp\u00f6tilaa.<\/p>\n\n\n\n Tutkijoilla on nyky\u00e4\u00e4n kaavio, joka osoittaa jonkin materiaalin fysikaaliset tilat l\u00e4mp\u00f6tilan ja paineen perusteella. faasidiagrammi. Hyvin kuuluisa ja <\/strong>hy\u00f6dyllinen apuv\u00e4line tutkijoille, jotta he tiet\u00e4v\u00e4t, mik\u00e4 l\u00e4mp\u00f6tila ja paine tarvitaan tietyn olomuodon, kuten kiinte\u00e4n, nestem\u00e4isen tai kaasumaisen olomuodon, saavuttamiseksi. Hiiliatomien osalta grafiitti ja timantti ovat kaksi esimerkki\u00e4 kiinteist\u00e4 tiloista.<\/p>\n\n\n\n Jos tarkastellaan hiilidiagrammi<\/a>, timanttinen tila voitaisiin saavuttaa huoneenl\u00e4mm\u00f6ss\u00e4 yli 2 GPa:n paineessa, mutta todellisuudessa on otettava huomioon muita tekij\u00f6it\u00e4, jotka voivat aiheuttaa valtavan eron lopputulokseen. Yksi n\u00e4ist\u00e4 tekij\u00f6ist\u00e4, jotka mainitaan artikkelissa, on leikkausj\u00e4nnitys<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Leikkausj\u00e4nnitys tunnetaan prosessina, jossa yhdensuuntaiset kerrokset liukuvat toistensa l\u00e4pi. Hyvin yksinkertainen esimerkki t\u00e4st\u00e4 on, kun laitat k\u00e4tesi yhteen ja alat liu'uttaa niit\u00e4 toistensa p\u00e4\u00e4lle - esimerkiksi kun tunnet olosi kylm\u00e4ksi ja haluat l\u00e4mmitt\u00e4\u00e4 k\u00e4tesi - t\u00e4m\u00e4 liike aiheuttaa leikkausj\u00e4nnityst\u00e4 k\u00e4siss\u00e4 tai k\u00e4ytett\u00e4v\u00e4ss\u00e4 materiaalissa. <\/p>\n\n\n\n Leikkausj\u00e4nnitys voi edist\u00e4\u00e4 materiaalien faasimuutosta. Jos l\u00e4mp\u00f6tilaa ei oteta huomioon, leikkausj\u00e4nnitys osoittautuu t\u00e4rke\u00e4ksi osatekij\u00e4ksi siin\u00e4, miten \"timantti voi muodostua paljon laajemmassa valikoimassa ymp\u00e4rist\u00f6j\u00e4, sek\u00e4 maanp\u00e4\u00e4llisiss\u00e4 ett\u00e4 maan ulkopuolisissa, kuin aiemmin on uskottu\", mutta tarvitaan viel\u00e4 paljon tutkimuksia leikkausj\u00e4nnityksen vaikutusten vahvistamiseksi. My\u00f6s lonsdaleiitin muodostuminen on yhdistetty leikkausj\u00e4nnitykseen. <\/p>\n\n\n\n Tutkijat yrittiv\u00e4t tuottaa timanttia ja lonsdaleiittia huoneenl\u00e4mm\u00f6ss\u00e4, kun he laittoivat lasimaiset hiilin\u00e4ytteet 80 \u00d7 10 \u00d7 10 mm:n puristukseen.9<\/sup>Pa - se on suuri paine, paljon, paljon suurempi kuin se paine, jota tunsit tavallisen kokeen l\u00e4p\u00e4isemisess\u00e4 yliopistossa. <\/p>\n\n\n\n T\u00e4m\u00e4 m\u00e4\u00e4r\u00e4 vastaa l\u00e4hes 800 tuhannen ilmakeh\u00e4n painetta - me el\u00e4mme vain yhden ilmakeh\u00e4n alla.<\/p>\n\n\n\n Tutkijat analysoivat n\u00e4ytteiden tuloksia kolmella erityyppisell\u00e4 elektronimikroskooppitekniikalla. Raman-spektroskopia, r\u00f6ntgendiffraktio ja TEM (transmissioelektronimikroskopia). Tutustutaanpa kuhunkin n\u00e4ist\u00e4.<\/p>\n\n\n\n The Raman-spektroskopia<\/strong> on tekniikka, jolla saadaan tietyn materiaalin rakenteellinen sormenj\u00e4lki k\u00e4ytt\u00e4en hyv\u00e4ksi molekyylien v\u00e4r\u00e4htelymoodit<\/a>. <\/p>\n\n\n\n N\u00e4ytemateriaali on vuorovaikutuksessa monokromaattisen valon - tavallisesti laserin - kanssa absorboimalla ja emittoimalla fotoneja kimmottomalla sironnalla, toisin sanoen n\u00e4ytteen molekyyliv\u00e4r\u00e4htely absorboi useita fotoneja, absorboitunut m\u00e4\u00e4r\u00e4 eroaa emittoituneesta m\u00e4\u00e4r\u00e4st\u00e4. <\/p>\n\n\n\n T\u00e4m\u00e4 ero havaitaan, ja lopputuloksen avulla tutkijat saavat n\u00e4ytteen rakenteelliset tiedot.<\/p>\n\n\n\n R\u00f6ntgendiffraktio<\/strong> tekniikassa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n elektronisuihkua monokromaattisen valon sijasta. Kiderakenteen atomien j\u00e4rjest\u00e4ytymismallien ansiosta r\u00f6ntgens\u00e4de diffraktoituu n\u00e4ytteeseen osuessaan monissa eri kulmissa ja suunnissa. <\/p>\n\n\n\n Tutkijat voivat mitata n\u00e4m\u00e4 diffraktoituneen s\u00e4teen kulmat ja voimakkuudet ja muuntaa tiedot kolmiulotteiseksi kuvaksi, jossa n\u00e4kyy atomin sijainti kiteess\u00e4.<\/p>\n\n\n\n The TEM, l\u00e4p\u00e4isyelektronimikroskopia<\/strong> on mikroskooppitekniikka, jossa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n valon sijasta elektronisuihkua sek\u00e4 r\u00f6ntgendiffraktiota. <\/p>\n\n\n\n N\u00e4yte altistetaan s\u00e4teelle, joka kulkee sen l\u00e4pi ja tuottaa kuvan fluoresenssidetektorin avulla. <\/p>\n\n\n\n T\u00e4m\u00e4 tekniikka edellytt\u00e4\u00e4 n\u00e4ytteen valmistelua ruudukkoon, ja sit\u00e4 pidet\u00e4\u00e4n v\u00e4lttelev\u00e4n\u00e4 tekniikkana, koska n\u00e4yte katoaa ja tuhoutuu analyysin aikana.<\/p>\n\n\n\n Kun timanttia oli yritetty tuottaa, tutkijat havaitsivat Ramanin avulla, ett\u00e4 n\u00e4ytteet koostuivat vain grafiittisesta materiaalista. <\/p>\n\n\n\n R\u00f6ntgendiffraktiokuviot osoittivat kuitenkin toisenlaisen tuloksen, joka osoitti lonsdaleiitin (12%), timantin (3%) ja grafiitin (85%) esiintymisen. <\/p>\n\n\n\n N\u00e4m\u00e4 toisistaan poikkeavat tulokset selittyv\u00e4t kunkin tekniikan eroilla. Raman-tekniikalla voidaan analysoida vain materiaalien pintaa, kun taas r\u00f6ntgendiffraktiolla voidaan tutkia n\u00e4ytteen koko paksuus.<\/p>\n\n\n\n Kaiken kaikkiaan t\u00e4m\u00e4 tulos osoittaa, ett\u00e4 timantin kaltaisten kovien materiaalien muodostuminen ei johdu vain paineesta ja l\u00e4mp\u00f6tilasta. <\/p>\n\n\n\n My\u00f6s muut tekij\u00e4t voivat aiheuttaa materiaalin muodostumista, kuten leikkausj\u00e4nnitys tai tekij\u00e4t, joita tiede ei viel\u00e4 edes tunne. <\/p>\n\n\n\n Ehk\u00e4 tulevaisuudessa, kun t\u00e4m\u00e4 puristustekniikka on vakiinnuttanut asemansa paremmin ja timanttituotanto halpenee, tiede pystyy hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4\u00e4n materiaalia t\u00e4ysim\u00e4\u00e4r\u00e4isesti. <\/p>\n\n\n\n _____<\/p>\n\n\n\n Oletko jo Mind the Graph <\/a>k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4? Jos et, voit aloittaa juuri nyt<\/a>! Voit my\u00f6s klikata t\u00e4\u00e4ll\u00e4<\/a> n\u00e4hd\u00e4ksesi tieteelliset kuvituksemme galleriassa, sinun ei tarvitse aloittaa projektiasi tyhj\u00e4st\u00e4! \n\n<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Marraskuussa 2020 julkaistiin artikkeli, jossa kerrottiin nanokiteisen timantin ja lonsdaleiitin synteesist\u00e4 huoneenl\u00e4mm\u00f6ss\u00e4, mit\u00e4 on t\u00e4h\u00e4n asti pidetty mahdottomana tehd\u00e4. Synteesi suoritettiin 80GPa:n paineessa ei-kiteisest\u00e4 hiilin\u00e4ytteen esiasteesta. T\u00e4m\u00e4 oli mahdollista vain korkeilla paineilla ja leikkausj\u00e4nnityksell\u00e4, jotka molemmat olivat \"t\u00e4rkeit\u00e4 [...]\".<\/p>","protected":false},"author":4,"featured_media":12058,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[959,28],"tags":[814,554,775],"yoast_head":"\n