科学者はレーザーでプラスチックを吹き飛ばし、それを小さなダイヤモンドと新しいタイプの水に変えました

Plastic is hit with a green laser.


超強力なレーザーを使用して、科学者は安価なプラスチックを吹き飛ばし、それを小さな「ナノダイヤモンド」に変換しました。これにより、エキゾチックな新しいタイプの水の存在が確認されました. .

この発見は、太陽系の氷の巨人にダイヤモンドの雨が存在することを明らかにする可能性があり、これらの極寒の世界に奇妙な磁場がある理由を説明できる可能性があります。 レーザーブラスト技術は、より地球的な用途にもつながる可能性があります。

ナノダイヤモンドは、わずか数ナノメートル、または 10 億分の 1 メートルのダイヤモンドです。 研究の共著者でドイツのヘルムホルツ・ツェントラム・ドレスデン・ロッセンドルフの物理学者であるドミニク・クラウス氏はライブ・サイエンスに、二酸化炭素を他のガスに変えたり、薬を体内に送り込んだりするなど、既存の用途と潜在的な用途の両方があると語った。

「ナノダイヤモンドは、温度および磁場用の超小型で非常に正確な量子センサーとしても使用でき、その結果、多くのアプリケーションが実現する可能性があります」とクラウス氏は述べています。

この技術はまた、海洋からプラスチックを除去して変換するための金銭的インセンティブを生み出すことにより、プラスチック汚染を減らすことができると彼は言いました.

氷の巨大な惑星のクールな意味を持つ実験

長年にわたり、惑星科学者はダイヤモンドが海王星や天王星などの氷の巨人の極寒の内部で形成されるのではないかと考えてきました。

これらのダイヤモンドが形成された場合、これらの凍結した世界の内部に「雨が降る」でしょう。

このプロセスが実現可能かどうかを確認するために、研究者はポリエチレン テレフタレート (PET) プラスチック (ペットボトルに見られるタイプ) のシートを取り、SLAC 国立加速器研究所の極限状態の物質で見つかった高出力の光学レーザーを使用しました。プラスチックを華氏約 10,000 度 (摂氏 6,000 度) に加熱するライナック コヒーレント光源。

これにより、わずか 10 億分の 1 秒間、地球の大気の何百万倍もの圧力が発生しました。 この骨を砕く圧力がプラスチックに衝撃を与え、プラスチック中の炭素原子が結晶構造に再構成され、水素と酸素がこの格子を通って移動しました。

「強力な X 線レーザーを使用して、サンプルの内部を調べ、そこで起こっている化学反応の動画を作成できました」と Kraus 氏は述べています。 「実験のタイムスケール内で、圧縮されたプラスチックの内部でナノダイヤモンドが非常に効率的に形成されるのを見ました。わずか数ナノ秒です。」

一般的なペットボトルを構成する日常のプラスチックは、レーザーで衝撃を与えて、価値のあるナノダイヤモンドを作り出すことができます。

一般的なペットボトルを構成する日常のプラスチックは、レーザーで衝撃を与えて、価値のあるナノダイヤモンドを作り出すことができます。 (画像クレジット: Robert Lea/Mario Sarto)

新しい研究は、このタイプのダイヤモンド形成が科学者が以前に信じていたよりも一般的である可能性があることを示しており、氷の巨人が固体コアの周りにダイヤモンドの厚い層を備えている可能性を高めています.

この実験はまた、そのような氷の世界の内部に見られる高温と高圧で、超イオン水の氷と呼ばれる水のエキゾチックな状態が出現することを強く示唆しています。

この奇妙な形の水により、陽子は酸素原子の格子を通り抜けることができます。 そのような超イオン水が天王星や海王星などの氷の巨人に存在する場合、このエキゾチックなタイプの物質を通る陽子の動きが、それらの惑星で観測される特異な磁場を生成するのに役立つ可能性がある、とクラウスは述べた.

過去の計算では、惑星の内部で見つかった可能性が高い炭素原子が、そこで形成された超イオン水を非常に不安定にすることが示唆されていました。

しかし、「私たちの実験は、炭素と水が分離していることを示しています [the unintended separation of the substances in a mixture] クラウス氏は次のように述べています。「したがって、孤立した水が惑星内に存在する可能性があり、超イオン水が形成される可能性が高くなります。」

そして、探査機が氷に覆われた隣人を訪れ、ダイヤモンドの雨とエキゾチックな水が実際にそこに存在するかどうかを確認することがすぐに可能になるかもしれません.

「うまくいけば、次の10年以内に、NASAの新しい宇宙探査機が天王星に打ち上げられるだろう.

調査結果は、より多くの商用アプリケーションを持つこともできます。 現在、人々は炭素を爆発させるか、より大きなダイヤモンドを爆発物で爆破して、さまざまなサイズのダイヤモンドの寄せ集めを作成することにより、ナノダイヤモンドを作成しています。 新しい方法は、特定説(推定)のサイズのダイヤモンドを作るためのよりクリーンな方法になるだろう、と Kraus は述べた.

チームの研究は、Science Advances 誌に 9 月 2 日に掲載されました。 (新しいタブで開きます)

もともとライブサイエンスに掲載されました。



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