Pre mnogo vekova, drevni naučnici su pokušavali da savladaju alhemiju, odnosno tajanstvene procese pretvaranja olova u zlato. Vremenom je shvaćeno da su se alhemičari bavili “ćoravim poslom” (iako savremena hemija leži na mnogim otkrićima upravo tih alhemičara), ali savremeni naučnici su uspeli da reše tajnu jedne još neverovatnije transformacije: pretvaranja ugljenika, osnovnog sastojka života na planeti, u dijamante.
Nova, jednostavna tehnika pretvaranja ugljenika – ili kako naši vajni zagovornici novogovora kažu, karbona – koji koriste lasere za dobijanje majušnog dijamantskog „semenja“, daje još blještavije rezultate. Istraživači, prema najnovijoj studiji, koriste metode koji stvaraju potpuno novu fazu ugljenika (nov alotrop) koji po pitanju tvrdoće prevazilazi čak i dijamante, i predstavlja nov materijal koji nalazi primenu na medicinskim ili industrijskim poljima.
Mnoga nova svojstva
Naučnici sa državnog fakulteta North Carolina upotrebljavaju laser za stvaranje novog tvrdog materijala, koji je dobio ime Q-ugljenik (engl. Q-carbon). Nova supstanca poseduje brojna korisna svojstva, kao recimo feromagnetizam, fluorescensiju i sposobnost provođenja električne struje, te Q-ugljenik potencijalno predstavlja koristan materijal za naučnike i tehnologe. Prema svojim otkrićima, zvanično objavljenim početkom ove godine, naučnici smatraju da je Q-ugljenik oko 60% tvrđi od dijamante, što je posledica čvršćih veza između atoma u rešetci Q-ugljenik.
Da bi dobili novu supstancu, istraživači koriste laser koji stvara brzi, 200-nanosekundni[1] talas energije u amorfnom (onom koji nema oblik ili formu) sloju ugljenika, zagrejavši ga do 3.730° C. Taj kratki bljesak lasera topi ugljenik, koji se zatim brzo hladi i formira kristalnu rešetku. U zavisnosti od nivoa energije i perioda hlađenja, ugljenik može da kristališe ili u mikroskopske dijamante ili i Q-ugljenik. Proces hlađenja je poznat kao „quenching“ („suzbijanje“), te je odatle ono prvo slovo u nazivu. Čitav proces je vrlo brz, omogućavajući naučnicima da dobiju karat[2] dijamanata za oko 15 minuta.
Sitni dijamanti dobijeni novom laserskom tehnikom.
Otkriće Q-ugljenika obelodanilo je novu čvrstu alotropsku modifikaciju ugljenika, odn. potpuno nov raspored ugljenikovih atoma. Do sada, grafit i ugljenik su bili jedini oblici čvrstog ugljenika, Q-ugljenik se jedino formira pod ekstremnim uslovima, čineći malo verovatnim da postoji igde u prirodi sem u jezgrima nekih planeta, što je posebno istakao autor studije Jay Narayan uintervjuu u “New York Timesu“.
Lako za dobijanje
Ključna osobina ovog procesa jeste u tome što se obavlja na sobnoj temperaturi i pritisku. Trenutne tehnike za proizvodnju veštačkih dijamanata zahtevaju ili opremu sposobnu da stvori ekstremno visoke temperature (˃3.000° C) i pritiske (˃3,5 GPa) ili katalizom gasova. Korišćenje lasera za proizvodnju dijamanata, s druge strane, je prosto i jeftino, i ima potencijal da unese revoluciju u proizvodnju sintetičkih dijamanata, koji se trenutno koriste za vrhove burgija, laserske i toplotne odvodnike[3], u optici, u elektronici kao poluprovodnici, itd.
Naučnici takođe uspevaju da dobiju dijamante različitih oblika koristeći u procesu različit supstrat na kome se užareni ugljenik hladi. Ploča od safira, stakla ili polimerske plastike, na primer, stvaraju različite konfiguracije. tim stvara forme koje se razlikuju prema potrebi, tačke i filmove napravljene od dijamanata, čiji se oblici koriste za prenošenje lekova po organizmu, proizvodnju ekrana za smartfone ili električne komponente.
[1] Nanosekunda je milijarditi deo sekunde. Nanosekunda je onoliko puta manja od sekunde koliko je sekunda manja od 31,7 godina!!! Za to vreme svetlost prevali ni 30 cm!
[2] Težinska mera za dijamante, i iznosi 200 mg, odn. 1/5 grama. Svaki karat se deli na 100 „poena“.
[3] Metali su odlični provodnici i toplote i el. struje, ali dijamnatti su dobri termoprovodnici ali električki neprovodni. Zato se koriste kao termo-odvodnici (heat sink) za laserske diode i visokonaponske tranzistore.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
