I november 2020 publicerades en artikel som rapporterade syntesen av a<\/s> nanokristallin diamant och lonsdaleit vid rumstemperatur, n\u00e5got som fram till idag ansetts vara om\u00f6jligt att g\u00f6ra. <\/p>\n\n\n\n
Syntesen utf\u00f6rdes under ett tryck av 80GPa fr\u00e5n en icke-kristallin kolprekursor. Detta var endast m\u00f6jligt med h\u00f6ga tryck och skjuvsp\u00e4nning, b\u00e5da var \"viktiga f\u00f6r att fr\u00e4mja fasbildning eftersom de kan hj\u00e4lpa till att \u00f6vervinna kinetiska hinder\", enligt artikeln.<\/a> <\/p>\n\n\n\n Resultaten av studien bygger p\u00e5 anv\u00e4ndningen av en mycket vanlig elektronmikroskopiteknik som anv\u00e4nds inom kristallografi, vilket \u00e4r det experimentella omr\u00e5de som studerar atomernas placering i kristallina fasta \u00e4mnen, i det h\u00e4r fallet diamant och lonsdaleit.<\/p>\n\n\n\n Diamant, den lilla (eller inte) och dyrbara stenen, \u00e4r inte bara dyra smycken utan ocks\u00e5 ett oerh\u00f6rt viktigt material p\u00e5 grund av dess egenskaper som g\u00f6r att den kan anv\u00e4ndas i normala och extrema milj\u00f6er. <\/p>\n\n\n\n N\u00e5gra anv\u00e4ndbara egenskaper \u00e4r extrem h\u00e5rdhet, h\u00f6g v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga och det kan ocks\u00e5 anv\u00e4ndas i biomedicinska till\u00e4mpningar, bland andra. <\/p>\n\n\n\n Lonsdaleit \u00e4r ett diamantliknande material med f\u00e5 skillnader i kristallstrukturen j\u00e4mf\u00f6rt med diamant, medan diamant har en kubisk kristallstruktur<\/strong> med ett tetraedriskt bundet kol, har lonsdaleiten ett hexagonal kristallstruktur<\/strong>, en mindre vanlig form av omarrangemang.<\/p>\n\n\n\n Den mesta forskningen om diamantsyntes rapporterar behovet av tv\u00e5 excitationsformer f\u00f6r att \u00f6vervinna den h\u00f6ga kinetiska barri\u00e4ren f\u00f6r materialfasf\u00f6r\u00e4ndringar. <\/p>\n\n\n\n H\u00f6gt tryck och f\u00f6rh\u00f6jd temperatur anv\u00e4nds vanligtvis f\u00f6r att syntetisera diamant och lonsdaleit i laboratoriet.<\/p>\n\n\n\n Forskare har idag ett diagram som visar de fysiska tillst\u00e5nden f\u00f6r vissa material baserat p\u00e5 temperatur och tryck som kallas fasdiagram. Mycket k\u00e4nd och <\/strong>anv\u00e4ndbart guideverktyg f\u00f6r forskare som vill veta vilken temperatur och vilket tryck som kr\u00e4vs f\u00f6r att n\u00e5 ett visst tillst\u00e5nd, t.ex. fast, flytande eller gasformigt. I kolatomer \u00e4r grafit och diamant tv\u00e5 exempel p\u00e5 fasta tillst\u00e5nd.<\/p>\n\n\n\n Om man tittar p\u00e5 koldiagram<\/a>I den h\u00e4r artikeln s\u00e4gs det att diamanttillst\u00e5ndet kan uppn\u00e5s vid rumstemperatur \u00f6ver ett tryck p\u00e5 2GPa, men i verkligheten m\u00e5ste andra faktorer beaktas, faktorer som kan orsaka en enorm skillnad i det slutliga resultatet. En av dessa faktorer som n\u00e4mns i artikeln \u00e4r skjuvsp\u00e4nning<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Skjuvsp\u00e4nning \u00e4r k\u00e4nt som en process d\u00e4r parallella lager glider genom varandra. Ett mycket enkelt exempel p\u00e5 detta \u00e4r n\u00e4r du h\u00e5ller ihop dina h\u00e4nder och b\u00f6rjar glida \u00f6ver varandra - som n\u00e4r du fryser och vill v\u00e4rma h\u00e4nderna - denna r\u00f6relse skapar skjuvsp\u00e4nning i h\u00e4nderna eller i det material som anv\u00e4nds. <\/p>\n\n\n\n Skjuvsp\u00e4nningen kan fr\u00e4mja fasf\u00f6r\u00e4ndringen hos material. Om man bortser fr\u00e5n temperaturen visar sig skjuvsp\u00e4nningen vara en viktig komponent i hur \"diamanten kan bildas i ett mycket st\u00f6rre antal milj\u00f6er, b\u00e5de markbundna och utomjordiska, \u00e4n vad man tidigare trott\", men m\u00e5nga fler studier beh\u00f6vs f\u00f6r att bekr\u00e4fta skjuvsp\u00e4nningens effekter. Bildandet av lonsdaleit har ocks\u00e5 f\u00f6rknippats med skjuvsp\u00e4nning. <\/p>\n\n\n\n I ett f\u00f6rs\u00f6k att tillverka diamant och lonsdaleit vid rumstemperatur utsatte forskarna glasartade kolprover f\u00f6r en kompression p\u00e5 80\u00d7109<\/sup>Pa - det \u00e4r mycket press, mycket, mycket mer \u00e4n den press du k\u00e4nde under ett vanligt prov i college. <\/p>\n\n\n\n Detta antal motsvarar n\u00e4stan 800 tusen atmosf\u00e4rers tryck - vi lever bara under en atmosf\u00e4r.<\/p>\n\n\n\n Forskarna analyserade provresultaten med hj\u00e4lp av tre olika typer av elektronmikroskopiska tekniker. Ramanspektroskopi, r\u00f6ntgendiffraktion och TEM (transmissionselektronmikroskopi). L\u00e5t oss kolla in var och en av dessa.<\/p>\n\n\n\n Den Ramanspektroskopi<\/strong> \u00e4r en teknik som ger ett strukturellt fingeravtryck av ett specifikt material med hj\u00e4lp av molekylers vibrationsmoder<\/a>. <\/p>\n\n\n\n Provmaterialet interagerar med ett monokromatiskt ljus - vanligtvis en laser - och absorberar och avger fotoner p\u00e5 ett inelastiskt spridningss\u00e4tt, med andra ord absorberar provets molekyl\u00e4ra vibration ett antal fotoner, den absorberade m\u00e4ngden skiljer sig fr\u00e5n den som avges. <\/p>\n\n\n\n Denna skillnad uppt\u00e4cks och det slutliga resultatet g\u00f6r det m\u00f6jligt f\u00f6r forskarna att f\u00e5 strukturell information om provet.<\/p>\n\n\n\n R\u00f6ntgendiffraktion<\/strong> teknik inneb\u00e4r att en elektronstr\u00e5le anv\u00e4nds ist\u00e4llet f\u00f6r monokromatiskt ljus. N\u00e4r r\u00f6ntgenstr\u00e5len n\u00e5r provet diffrakteras den i m\u00e5nga olika vinklar och riktningar p\u00e5 grund av atomernas arrangemangsm\u00f6nster i kristallstrukturen. <\/p>\n\n\n\n Forskarna kan m\u00e4ta dessa vinklar och intensiteten hos den diffrakterade str\u00e5len och omvandla data till en tredimensionell bild med atomernas positioner i kristallen.<\/p>\n\n\n\n Den TEM, Transmissionselektronmikroskopi<\/strong> \u00e4r en mikroskopiteknik som anv\u00e4nder en elektronstr\u00e5le i st\u00e4llet f\u00f6r ljus samt r\u00f6ntgendiffraktion. <\/p>\n\n\n\n Provet exponeras f\u00f6r str\u00e5len, som passerar genom det och ger en bild med hj\u00e4lp av en fluorescensdetektor. <\/p>\n\n\n\n Denna teknik kr\u00e4ver en provberedning p\u00e5 ett rutn\u00e4t och den betecknas som en undvikande teknik p\u00e5 grund av provf\u00f6rlust, som f\u00f6rst\u00f6rs under analysen.<\/p>\n\n\n\n Efter f\u00f6rs\u00f6ket att tillverka en diamant uppt\u00e4ckte forskarna genom Raman att proverna endast bestod av grafitiskt material. <\/p>\n\n\n\n R\u00f6ntgendiffraktionsm\u00f6nstren visade dock ett annat resultat och p\u00e5visade f\u00f6rekomsten av lonsdaleit (12%), diamant (3%) och grafit (85%). <\/p>\n\n\n\n Dessa avvikande resultat f\u00f6rklaras av skillnader i de olika teknikerna. Raman kan endast analysera materialets yta, medan r\u00f6ntgendiffraktion kan g\u00e5 igenom hela provets tjocklek.<\/p>\n\n\n\n Sammantaget visar detta resultat att bildandet av h\u00e5rda material som en diamant inte bara \u00e4r ett resultat av tryck och temperatur. <\/p>\n\n\n\n \u00c4ven andra faktorer kan orsaka materialbildning, t.ex. skjuvsp\u00e4nning eller faktorer som vetenskapen \u00e4nnu inte ens k\u00e4nner till. <\/p>\n\n\n\n Kanske kommer vetenskapen i framtiden, n\u00e4r denna komprimeringsteknik har etablerat sig b\u00e4ttre och gjort diamantproduktionen billigare, att kunna dra full nytta av materialet. <\/p>\n\n\n\n _____<\/p>\n\n\n\n \u00c4r du redan en Mind the Graph <\/a>anv\u00e4ndare? Om du inte g\u00f6r det kan du b\u00f6rja just nu<\/a>! Du kan ocks\u00e5 klicka p\u00e5 h\u00e4r<\/a> f\u00f6r att se v\u00e5rt galleri med vetenskapliga illustrationer beh\u00f6ver du inte starta ditt projekt fr\u00e5n noll! \n\n<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" I november 2020 publicerades en artikel som rapporterade syntesen av en nanokristallin diamant och lonsdaleit vid rumstemperatur, n\u00e5got som fram till idag ansetts om\u00f6jligt att g\u00f6ra. Syntesen utf\u00f6rdes under ett tryck p\u00e5 80GPa fr\u00e5n en icke-kristallin kolprekursor. Detta var endast m\u00f6jligt med h\u00f6ga tryck och skjuvsp\u00e4nning, b\u00e5da var \"viktiga [...]<\/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