150 Dakikada Elmas üretildi! Yakın zamanda bilim ve teknoloji haber sitelerinde gördüğünüz bu haber hakkında ne biliyoruz? Bugün bu konu hakkında konuşmak isteriz. Önce elmaslar nasıl oluşur sorusuna cevap bulalım.
Elmaslar nasıl oluşur?
Elmaslar, yeryüzündeki karbonun milyarlarca yıl boyunca yüksek basınç ve sıcaklık altında kristal yapısını oluşturmasıyla oluşur. Bu süreç, genellikle derin yeraltı kayalarında gerçekleşir. Karbon, yoğun basınç altında kristalize olurken, yüksek sıcaklıklar da bu süreci hızlandırır. Elmas oluşumu genellikle yer kabuğunun altındaki manto tabakasında gerçekleşir ve volkanik faaliyetlerle yüzeye taşınır. Bu uzun ve karmaşık süreç, elmasın benzersiz kristal yapısını ve değerli özelliklerini oluşturur.
Bilim İnsanları 150 Dakikada Elmas Üretti
Elmaslar doğal olarak milyarlarca yıl boyunca yer altında yüksek basınç ve sıcaklık altında oluşurlar. Sentetik elmaslar ise genellikle birkaç hafta içinde yoğun bir şekilde ezilerek üretilirler.
Ancak, yeni bir yöntem sıvı metallerin karışımına dayanıyor ve devasa bir sıkıştırmaya gerek kalmadan birkaç dakika içinde yapay elmas üretebiliyor. Bu yöntemde, yaklaşık 1.025°C veya (1.877°F) civarında yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyulmasına rağmen, normal atmosfer basıncında, yani 1 atm’de, 150 dakikada sürekli bir elmas filmi oluşturulabiliyor. Bu, deniz seviyesinde hissettiğimiz basınca eşdeğerdir ve normalde gereken basınçtan on binlerce kat daha azdır.
Güney Kore Temel Bilim Enstitüsü‘ndeki araştırmacılar, bu yenilikçi yaklaşımın sentetik elmas üretiminde önemli bir fark yaratacak şekilde ölçeklenebileceğine inanıyorlar.
Elmas üretimi için karbonun sıvı metale eritilmesi fikri eskidir. Örneğin, yarım yüzyıl önce General Electric, erimiş demir sülfit kullanarak bir süreç geliştirmişti.
Ancak, bu yöntemler hala 5-6 giga paskallık basınçlara ve bir elmas ‘tohumu’ gerektiriyordu.
Araştırmacılar, “1 atm basınçta ve orta sıcaklıkta sıvı metal alaşımı kullanarak elmas yetiştirmenin bir yöntemini keşfettik” diye yazıyorlar.
Basınçtaki azalma, galyum, demir, nikel ve silikon gibi sıvı metallerin dikkatle karıştırıldığı bir karışım kullanılarak sağlandı. Bir grafit muhafazanın içine özel yapım bir vakum sistemi inşa edildi ve metan ve hidrojen kombinasyonuna maruz kalan metali çok hızlı bir şekilde ısıtmak ve ardından soğutmak için kullanıldı.
Bu koşullar, metandan gelen karbon atomlarının erimiş metale yayılmasını sağlar ve elmas için bir tohum görevi görür. Sadece 15 dakika sonra, yüzeyin hemen altındaki sıvı metalden küçük elmas kristal parçaları çıktı ve iki buçuk saatlik maruz kalma, sürekli bir elmas filmi oluşturdu.
Her ne kadar kristalleri oluşturan karbon konsantrasyonu yalnızca birkaç yüz nanometre derinlikte azalmış olsa da, araştırmacılar sürecin birkaç ayarlamayla iyileştirilebileceğini düşünüyor.
Araştırmalar devam ediyor…
Araştırmacılar, “Basit modifikasyonların, daha büyük bir yüzey veya arayüz kullanarak, ısıtma elemanlarını çok daha büyük bir potansiyel büyüme bölgesi elde edecek şekilde yapılandırarak ve karbonu elmas büyüme bölgesine bazı yeni yollarla dağıtarak çok geniş bir yüzey veya arayüz kullanarak elmasın çok geniş bir alanda yetiştirilmesine olanak sağlayabileceğini öneriyoruz” diyor.
Bu değişiklikler zaman alacak ve bu süreçle ilgili araştırmalar henüz çok erken aşamada, ancak yeni çalışmanın yazarları bunun büyük bir potansiyele sahip olduğunu ve diğer sıvı metallerin de benzer veya daha iyi sonuçlar elde etmek için dahil edilebileceğini düşünüyor.
Şu anda, sentetik elmasların çoğunu oluşturmak için kullanılan süreç, birkaç gün sürer ve çok daha fazla baskı gerektirir. Bu yeni teknik, potansiyelini yerine getirirse, elmas yapımını çok daha hızlı ve çok daha kolay hale getirecektir.
Araştırmacılar, “Sıvı metallerin kullanılmasına yönelik genel yaklaşım, elmasların çeşitli yüzeylerde büyümesini hızlandırabilir ve ilerletebilir ve belki de elmasın küçük elmas (tohum) parçacıkları üzerinde büyümesini kolaylaştırabilir” diyor.
Araştırmalar sürdükçe paylaşmaya devam edeceğiz.
@tarihlibilim