Deimantų kūrimui nebereikia nei ekstremalių slėgių, nei ypač aukštų temperatūrų. Viskas dėl to, kad japonų mokslininkai pademonstravo visiškai naują būdą, kaip tai padaryti. Ir tokiomis sąlygomis, kurias sunku pavadinti sunkiai pasiekiamomis.

Klasikiniai deimantų sintezės metodai visuomet priminė alchemiją: milžiniški slėgiai, siekiantys dešimtis gigapaskalių, tūkstančius laipsnių viršijančios temperatūros – viskas tam, kad būtų atkartojami procesai, vykstantys giliai Žemės gelmėse. Tuo tarpu Tokijo universiteto komanda nusprendė pasukti visai kitu keliu.

Adamantanas pasirodė esąs raktas. Procesas stebina paprastumu

Naujoji nanodeimantų kūrimo technika veikia beveik atmosferos slėgyje ir temperatūrų diapazone nuo –173 iki +23 °C. Sėkmės paslaptis – adamantanas, angliavandenilis, kurio formulė C₁₀H₁₆, turintis tokią pačią tetraedrinę struktūrą kaip ir deimantas. Pats procesas – stebėtinai paprastas: adamantano kristalai vakuuminėje kameroje keliolika sekundžių apšvitinami 80–200 kiloelektronvoltų energijos elektronų pluoštu. Elektronai pašalina vandenilio atomus, o likę anglies atomai susijungia, sudarydami beveik idealius nanodeimantus, kurių skersmuo siekia iki 10 nanometrų. Įdomu tai, kad mokslininkai bandė ir kitus angliavandenilius, bet nė vienas nedavė panašių rezultatų. Tai leidžia manyti, kad adamantanas turi unikalių savybių kaip šios reakcijos pirmtakas.

[Kuponai] „Laikrodžių brendas, kuris daužo šveicarus!“ Pasaulinė sensacija, laimėjusi laikrodžių „Oskarus“. Spec. pasiūlymai technologijos.lt skaitytojams (Video) 5986 Šių laikrodžių galima įsigyti daugiau nei 100 šalių visame pasaulyje, jais pasitiki virš 500 000 naudotojų. Pelnė net 17 tarptautinių dizaino apdovanojimų, tarp kurių ir laikrodininkystės „Oskarai“. Žiniasklaidos ir apžvalgininkų išliaupsinti modeliai, apie kuriuos greičiausiai net negirdėjote. Išsamiau

Ypač intriguojančios buvo realiuoju laiku atliktos stebėsenos, pasitelkus transmisinį elektroninį mikroskopą. Mokslininkai galėjo tiksliai matyti, kaip iš pradžių formuojasi adamantano oligomerai, o vėliau jie virsta rutuliškais nanodeimantais.

„Visuotinai manyta, kad organinės molekulės greitai suyra, kai apšvitinamos elektronų pluoštu. Mano tyrimai nuo 2004 metų – nuolatinė kova įrodyti priešingai,“ – aiškina pagrindinis tyrimo autorius Eiichi Nakamura.

Šis atradimas griauna nusistovėjusį įsitikinimą, kad elektronų pluoštai visada naikina organines molekules. Paaiškėjo, jog tinkama molekulinė struktūra gali paskatinti tiksliai valdomas chemines reakcijas. Tyrimai taip pat atskleidė ryškų kinetinį izotopinį efektą, rodantį, kad esminis reakcijos etapas – anglies ir vandenilio ryšių nutrūkimas.

Nuo kvantinių technologijų iki astrochemijos

Potencialios šio metodo taikymo sritys itin plačios, nors technologijos įgyvendinimo tempas gali būti iššūkis. Nanodeimantai galėtų būti naudojami kaip spalviniai centrai kvantiniuose kompiuteriuose bei jutikliuose, paviršių inžinerijoje ar elektronų litografijos įrankiuose. O atradimas turi ir įdomių astrocheminių implikacijų – jis leidžia manyti, kad deimantai meteoruose galėjo susiformuoti veikiant kosminėms dalelėms, iki šiol laikytam neišaiškintu mechanizmu.

„Šis deimantų sintezės pavyzdys yra galutinis įrodymas, kad elektronai ne naikina organines molekules, o leidžia joms vykti tiksliai apibrėžtoms cheminėms reakcijoms, jei švitinamoms molekulėms suteikiame tinkamas savybes,“ – pabrėžia Nakamura.

Naujoji technika taip pat gali padėti sukurti pažangesnius vaizdinimo metodus, galinčius apsaugoti jautrias organines mėginius nuo pažeidimo mikroskopinių tyrimų metu. Tai itin svarbu biologijoje, kur tradiciniai metodai dažnai suardydavo tyrinėjamas struktūras. O kokie apribojimai? Jie neabejotinai egzistuoja – kol kas gamybos mastas mikroskopinis, o kaštai tikriausiai dideli. Tačiau pats atradimas rodo, kad kartais paprastesni sprendimai gali atverti kelią netikėtiems proveržiams – kartu sugriaunant ir ilgai galiojusius mokslinius dogmatinius įsitikinimus.

Pasidalinkite su draugais

Šaltiniai:

chip.pl

Aut. teisės: MTPC

Komentarai ()