V novembri 2020 bol publikovan\u00fd \u010dl\u00e1nok, v ktorom sa uv\u00e1dza synt\u00e9za a<\/s> nanokry\u0161talick\u00e9ho diamantu a lonsdaleitu pri izbovej teplote, \u010do sa doteraz pova\u017eovalo za nemo\u017en\u00e9. <\/p>\n\n\n\n
Synt\u00e9za sa uskuto\u010dnila pod tlakom 80 Pa z nekry\u0161talick\u00e9ho uhl\u00edkov\u00e9ho prekurzora. Bolo to mo\u017en\u00e9 len pri vysokom tlaku a \u0161mykovom nap\u00e4t\u00ed, pri\u010dom oboje bolo \"d\u00f4le\u017eit\u00e9 na podporu tvorby f\u00e1z, preto\u017ee m\u00f4\u017ee pom\u00f4c\u0165 prekona\u0165 kinetick\u00e9 bari\u00e9ry\", pod\u013ea \u010dl\u00e1nku.<\/a> <\/p>\n\n\n\n V\u00fdsledky \u0161t\u00fadie spo\u010d\u00edvaj\u00fa v pou\u017eit\u00ed ve\u013emi be\u017enej techniky elektr\u00f3novej mikroskopie, ktor\u00e1 sa pomerne \u010dasto pou\u017e\u00edva v kry\u0161talografii, \u010do je experiment\u00e1lna oblas\u0165, ktor\u00e1 sk\u00fama usporiadanie at\u00f3mov v kry\u0161talick\u00fdch pevn\u00fdch l\u00e1tkach, v pr\u00edpade tohto \u010dl\u00e1nku v diamante a lonsdaleite.<\/p>\n\n\n\n Diamant, mal\u00fd (alebo nie) a vz\u00e1cny k\u00fasok lesklej horniny, nie je len drah\u00fdm \u0161perkom, ale aj nesmierne d\u00f4le\u017eit\u00fdm materi\u00e1lom v\u010faka svojim vlastnostiam, ktor\u00e9 umo\u017e\u0148uj\u00fa jeho pou\u017eitie v be\u017en\u00fdch aj extr\u00e9mnych prostrediach. <\/p>\n\n\n\n Medzi jeho u\u017eito\u010dn\u00e9 vlastnosti patr\u00ed extr\u00e9mna tvrdos\u0165, vysok\u00e1 tepeln\u00e1 vodivos\u0165 a okrem in\u00e9ho by sa dal pou\u017ei\u0165 aj v biomedic\u00ednskych aplik\u00e1ci\u00e1ch. <\/p>\n\n\n\n Lonsdaleit je materi\u00e1l podobn\u00fd diamantu s mal\u00fdmi rozdielmi v kry\u0161t\u00e1lovej \u0161trukt\u00fare v porovnan\u00ed s diamantom, zatia\u013e \u010do diamant m\u00e1 kubick\u00e1 kry\u0161t\u00e1lov\u00e1 \u0161trukt\u00fara<\/strong> s tetra\u00e9dricky viazan\u00fdm uhl\u00edkom, lonsdaleit m\u00e1 hexagon\u00e1lna kry\u0161t\u00e1lov\u00e1 \u0161trukt\u00fara<\/strong>, \u010do je menej \u010dast\u00e1 forma preskupenia.<\/p>\n\n\n\n V\u00e4\u010d\u0161ina v\u00fdskumov o synt\u00e9ze diamantu uv\u00e1dza potrebu dvoch foriem excit\u00e1cie na prekonanie vysokej kinetickej bari\u00e9ry f\u00e1zov\u00fdch zmien materi\u00e1lu. <\/p>\n\n\n\n Na synt\u00e9zu diamantu a lonsdaleitu v laborat\u00f3riu sa zvy\u010dajne pou\u017e\u00edva vysok\u00fd tlak a zv\u00fd\u0161en\u00e1 teplota.<\/p>\n\n\n\n Vedci dnes maj\u00fa diagram, ktor\u00fd zobrazuje fyzik\u00e1lne stavy ur\u010dit\u00e9ho materi\u00e1lu v z\u00e1vislosti od teploty a tlaku, tzv. f\u00e1zov\u00fd diagram. Ve\u013emi sl\u00e1vny a <\/strong>u\u017eito\u010dn\u00fd n\u00e1stroj pre vedcov, aby vedeli, ak\u00e1 teplota a tlak s\u00fa potrebn\u00e9 na dosiahnutie ur\u010dit\u00e9ho stavu, napr\u00edklad pevn\u00e9ho, kvapaln\u00e9ho alebo plynn\u00e9ho. V at\u00f3moch uhl\u00edka s\u00fa grafit a diamant dva pr\u00edklady pevn\u00fdch stavov.<\/p>\n\n\n\n Ak sa pozriete na uhl\u00edkov\u00fd diagram<\/a>, stav diamantu by sa dal dosiahnu\u0165 pri izbovej teplote nad tlakom 2GPa, ale v skuto\u010dnosti je potrebn\u00e9 zoh\u013eadni\u0165 \u010fal\u0161ie faktory, ktor\u00e9 m\u00f4\u017eu sp\u00f4sobi\u0165 obrovsk\u00fd rozdiel v kone\u010dnom v\u00fdsledku. Jedn\u00fdm z t\u00fdchto faktorov uveden\u00fdch v \u010dl\u00e1nku je \u0161mykov\u00e9 nap\u00e4tie<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Smykov\u00e9 nap\u00e4tie je zn\u00e1me ako proces, pri ktorom sa paraleln\u00e9 vrstvy navz\u00e1jom pos\u00favaj\u00fa. Ve\u013emi jednoduch\u00fdm pr\u00edkladom je, ke\u010f si d\u00e1te ruky k sebe a za\u010dnete po sebe k\u013aza\u0165 - napr\u00edklad ke\u010f je v\u00e1m zima a chcete si zohria\u0165 ruky - tento pohyb vytv\u00e1ra strihov\u00e9 nap\u00e4tie v ruk\u00e1ch alebo v pou\u017eitom materi\u00e1li. <\/p>\n\n\n\n Smykov\u00e9 nap\u00e4tie m\u00f4\u017ee podporova\u0165 f\u00e1zov\u00fa zmenu materi\u00e1lov. Ak neberieme do \u00favahy teplotu, ukazuje sa, \u017ee \u0161mykov\u00e9 nap\u00e4tie je d\u00f4le\u017eitou zlo\u017ekou toho, ako \"m\u00f4\u017ee diamant vznikn\u00fa\u0165 v ove\u013ea \u0161ir\u0161om rozsahu prostred\u00ed, pozemsk\u00fdch aj mimozemsk\u00fdch, ako sa doteraz predpokladalo\", ale na potvrdenie \u00fa\u010dinkov \u0161mykov\u00e9ho nap\u00e4tia je potrebn\u00fdch e\u0161te mnoho \u0161t\u00fadi\u00ed. Vznik lonsdaleitu bol tie\u017e spojen\u00fd so strihov\u00fdm nap\u00e4t\u00edm. <\/p>\n\n\n\n Pri snahe vyrobi\u0165 diamant a lonsdaleit pri izbovej teplote vedci stla\u010dili vzorky sklovit\u00e9ho uhl\u00edka 80\u00d7109<\/sup>Pa - to je ve\u013ek\u00fd tlak, ove\u013ea, ove\u013ea v\u00e4\u010d\u0161\u00ed ako tlak, ktor\u00fd ste poci\u0165ovali pri be\u017enom teste na vysokej \u0161kole. <\/p>\n\n\n\n Toto \u010d\u00edslo zodpoved\u00e1 takmer 800-tis\u00edc atmosf\u00e9rick\u00fdm tlakom - \u017eijeme len v jednej atmosf\u00e9re.<\/p>\n\n\n\n Vedci analyzovali v\u00fdsledky vzoriek pomocou troch r\u00f4znych typov techn\u00edk elektr\u00f3novej mikroskopie. Ramanova spektroskopia, r\u00f6ntgenov\u00e1 difrakcia a TEM (transmisn\u00e1 elektr\u00f3nov\u00e1 mikroskopia). Pozrime sa na ka\u017ed\u00fa z nich.<\/p>\n\n\n\n Str\u00e1nka Ramanova spektroskopia<\/strong> je technika, ktor\u00e1 poskytuje \u0161truktur\u00e1lny odtla\u010dok konkr\u00e9tneho materi\u00e1lu pomocou vibra\u010dn\u00e9 re\u017eimy molek\u00fal<\/a>. <\/p>\n\n\n\n Materi\u00e1l vzorky interaguje s monochromatick\u00fdm svetlom - zvy\u010dajne laserom - a absorbuje a emituje fot\u00f3ny sp\u00f4sobom nepru\u017en\u00e9ho rozptylu, in\u00fdmi slovami, molekul\u00e1rne vibr\u00e1cie vzorky absorbuj\u00fa ur\u010dit\u00fd po\u010det fot\u00f3nov, pri\u010dom absorbovan\u00e9 mno\u017estvo sa l\u00ed\u0161i od emitovan\u00e9ho. <\/p>\n\n\n\n Tento rozdiel sa zis\u0165uje a kone\u010dn\u00fd v\u00fdsledok umo\u017e\u0148uje vedcom z\u00edska\u0165 \u0161truktur\u00e1lne inform\u00e1cie o vzorke.<\/p>\n\n\n\n Difrakcia r\u00f6ntgenov\u00e9ho \u017eiarenia<\/strong> technika zah\u0155\u0148a pou\u017eitie elektr\u00f3nov\u00e9ho l\u00fa\u010da namiesto monochromatick\u00e9ho svetla. Vzh\u013eadom na vzory usporiadania at\u00f3mov v kry\u0161t\u00e1lovej \u0161trukt\u00fare, ke\u010f r\u00f6ntgenov\u00fd l\u00fa\u010d dosiahne vzorku, difraktuje v mnoh\u00fdch r\u00f4znych uhloch a smeroch. <\/p>\n\n\n\n Vedci m\u00f4\u017eu mera\u0165 tieto uhly a intenzitu difraktovan\u00e9ho l\u00fa\u010da a transformova\u0165 \u00fadaje do trojrozmern\u00e9ho obrazu s polohou at\u00f3mov v kry\u0161t\u00e1li.<\/p>\n\n\n\n Str\u00e1nka TEM, transmisn\u00e1 elektr\u00f3nov\u00e1 mikroskopia<\/strong> je mikroskopick\u00e1 technika, ktor\u00e1 namiesto svetla vyu\u017e\u00edva l\u00fa\u010d elektr\u00f3nov a r\u00f6ntgenov\u00fa difrakciu. <\/p>\n\n\n\n Vzorka je vystaven\u00e1 l\u00fa\u010du, ktor\u00fd \u0148ou prech\u00e1dza a pomocou fluorescen\u010dn\u00e9ho detektora vytv\u00e1ra obraz. <\/p>\n\n\n\n T\u00e1to technika si vy\u017eaduje pr\u00edpravu vzorky na mrie\u017eke a je ozna\u010dovan\u00e1 ako vyh\u00fdbav\u00e1 technika z d\u00f4vodu straty vzorky, ktor\u00e1 sa po\u010das anal\u00fdzy zni\u010d\u00ed.<\/p>\n\n\n\n Po pokuse o v\u00fdrobu diamantu v\u00fdskumn\u00edci pomocou Ramanovej met\u00f3dy zistili, \u017ee vzorky pozost\u00e1vaj\u00fa len z grafitick\u00e9ho materi\u00e1lu. <\/p>\n\n\n\n R\u00f6ntgenov\u00e9 difrak\u010dn\u00e9 vzory v\u0161ak uk\u00e1zali in\u00fd v\u00fdsledok, ktor\u00fd dokazuje pr\u00edtomnos\u0165 lonsdaleitu (12%), diamantu (3%) a grafitu (85%). <\/p>\n\n\n\n Tieto rozdielne v\u00fdsledky sa vysvet\u013euj\u00fa rozdielmi v jednotliv\u00fdch technik\u00e1ch. Ramanova met\u00f3da je schopn\u00e1 analyzova\u0165 len povrch materi\u00e1lov, zatia\u013e \u010do r\u00f6ntgenov\u00e1 difrakcia m\u00f4\u017ee prech\u00e1dza\u0165 celou hr\u00fabkou vzorky.<\/p>\n\n\n\n Celkovo tento v\u00fdsledok dokazuje, \u017ee vznik tvrd\u00fdch materi\u00e1lov, ako je diamant, nie je len v\u00fdsledkom tlaku a teploty. <\/p>\n\n\n\n Tvorbu materi\u00e1lu m\u00f4\u017eu vyvola\u0165 aj in\u00e9 faktory, ako napr\u00edklad strihov\u00e9 nap\u00e4tie alebo faktory, ktor\u00e9 veda e\u0161te nepozn\u00e1. <\/p>\n\n\n\n Mo\u017eno v bud\u00facnosti, ke\u010f sa t\u00e1to kompresn\u00e1 technika lep\u0161ie presad\u00ed a zlacn\u00ed v\u00fdrobu diamantov, bude m\u00f4c\u0165 veda tento materi\u00e1l naplno vyu\u017ei\u0165. <\/p>\n\n\n\n _____<\/p>\n\n\n\n Ste u\u017e Mind the Graph <\/a>pou\u017e\u00edvate\u013e? Ak nie, m\u00f4\u017eete za\u010da\u0165 pr\u00e1ve teraz<\/a>! M\u00f4\u017eete tie\u017e klikn\u00fa\u0165 na tu<\/a> pozrie\u0165 si na\u0161u gal\u00e9riu vedeck\u00fdch ilustr\u00e1ci\u00ed, nemus\u00edte za\u010d\u00edna\u0165 svoj projekt od nuly! \n\n<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" V novembri 2020 bol publikovan\u00fd \u010dl\u00e1nok o synt\u00e9ze nanokry\u0161talick\u00e9ho diamantu a lonsdaleitu pri izbovej teplote, \u010do sa doteraz pova\u017eovalo za nemo\u017en\u00e9. Synt\u00e9za sa uskuto\u010dnila pod tlakom 80 GPa z nekry\u0161talickej vzorky uhl\u00edkov\u00e9ho prekurzora. Bolo to mo\u017en\u00e9 len pri vysok\u00fdch tlakoch a strihovom nap\u00e4t\u00ed, ktor\u00e9 boli \"d\u00f4le\u017eit\u00e9 [...]<\/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