Evoluție în pași rapizi. Nanotehnologia reprezintă un pilon de bază al viitorului. Așa o spun studiile, dar și specialiștii. Despre ce este vorba, în cele ce urmează.
Comoară ascunsă într-un obiect banal: Cum au reușit oamenii de știință să obțină nanodiamante din sticlele de plastic. Video
Da, ați auzit bine, sticlele de plastic ascund nanodiamante. Dar să nu ne facem iluzii, pentru că nu le putem obține oricât am încerca în mediul casnic, de acasă.
Ce sunt, în primul rând, nanodiamantele
Nanodiamantele sau nanoparticulele de diamant, cum li se mai spune, sunt diamante cu o dimensiune mai mică de un micrometru. Acestea pot fi produse prin evenimente de impact, cum ar fi o explozie sau impacturi meteorice.
Datorită sintezei lor ieftine, pe scară largă, a potențialului de funcționalizare a suprafeței și a biocompatibilității ridicate, nanodiamantele sunt investigate pe scară largă ca material potențial în aplicațiile biologice și electronice și în ingineria cuantică.
O echipă internațională condusă de institutul Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) și Universitatea din Rostock, ambele din Germania, și École Polytechnique, din Franța, toate, împreună, au efectuat un nou experiment.
Oamenii de știință, reuniți într-un singur laborator, au bombardat cu laser o peliculă subțire de plastic PET simplu și au investigat ce s-a întâmplat, folosind impulsuri laser intense.
Grupul de cercetători și-a prezentat concluziile în revista Science Advances.
Condițiile de pe alte planete, simulate în laborator
Condițiile din interiorul planetelor gigantice de gheață, precum Neptun și Uranus, sunt extreme: temperaturile ajung la câteva mii de grade Celsius, iar presiunea este de milioane de ori mai mare decât în atmosfera Pământului.
Cu toate acestea, astfel de stări pot fi simulate pe perioade scurte de timp în laborator: impulsuri puternice de laser lovesc un eșantion de material asemănător unui film, îl încălzesc până la șase mii de grade Celsius pentru o fracțiune de secundă și generează o undă de șoc care comprimă materialul timp de câteva nanosecunde la o presiune de un milion de ori mai mare decât a atmosferei Pământului.
„Până acum, am folosit filme de hidrocarburi pentru acest tip de experiment. Și am descoperit că această presiune extremă a produs diamante minuscule, cunoscute sub numele de nanodiamante”, a relatat Dominik Kraus, fizician la HZDR și profesor la Universitatea din Rostock, citat de media.
Agregate naturale de nanodiamant din craterul Popigai, Siberia, Rusia. Foto: wikipedia
Dar cum au fost obținute nanodiamante din sticle de plastic?
„PET are un echilibru bun între carbon, hidrogen și oxigen pentru a simula activitatea pe planetele de gheață”, a explicat specialistul Kraus.
Echipa și-a efectuat experimentele la Laboratorul Național de Accelerator SLAC din California, locația Linac Coherent Light Source (LCLS), un laser cu raze X puternic, bazat pe accelerator.
Oamenii de știință au folosit acest laser pentru a analiza ce se întâmplă atunci când impulsurile laser intense lovesc un film PET, folosind două metode de măsurare în același timp: difracția cu raze X pentru a determina dacă au fost produse nanodiamante din sticle de plastic și așa-numita împrăștiere cu unghi mic pentru a vedea cât de repede și cât de mari au crescut diamantele.
„Efectul oxigenului a fost de a accelera scindarea carbonului și a hidrogenului și, astfel, de a încuraja formarea nanodiamantelor. A însemnat că atomii de carbon se puteau combina mai ușor pentru a forma diamante”, a completat colegul Dominik Kraus.
La ce pot fi folosite în viața cotidiană aceste nanodiamante
Pe lângă aceste cunoștințe destul de fundamentale, noul experiment deschide și perspective pentru o aplicație tehnică: producția personalizată de diamante de dimensiuni nanometrice, care sunt deja incluse în abrazivi și agenți de lustruire.
În viitor, se presupune că aceștia vor fi utilizați ca senzori cuantici extrem de sensibili, agenți de contrast medical și acceleratori de reacție eficienți, pentru divizarea CO2, de exemplu.
„Până acum, diamantele de acest fel au fost produse în principal prin detonarea explozibililor. Cu ajutorul impulsurilor laser, acestea ar putea fi fabricate mult mai curat în viitor”, după cum a mai menționat cercetătorul Kraus.
