Немецкие учёные с помощью лазера превратили пластик PET в наноалмазы
Исследователи из Центра Гельмгольца в Дрездене и Ростокского университета с помощью мощного лазера получили наноалмазы из плёнки PET и впервые смогли собрать их неповреждёнными. Технология пока не готова к промышленному применению.
Немецкие учёные в лабораторных условиях показали, что мощный лазер способен превратить пластик в наноалмазы — крайне мелкие алмазные кристаллы. Эксперимент провели исследователи из Центра Гельмгольца в Дрездене и Ростокского университета, использовав тонкую плёнку PET — материал, из которого делают и бутылки для воды. Открытие в будущем может помочь получать наноалмазы чище и эффективнее. Об этом пишет «Unian.net», а результаты опубликованы в журнале «Diamond and Related Materials».
Как это происходит
Лазер направляют на плёнку три раза в минуту. Импульс создаёт ударную волну, которая сжимает материал под давлением около 100 гигапаскалей — почти в миллион раз выше атмосферного. За несколько наносекунд атомы углерода перестраиваются и образуют алмазные кристаллы. За один импульс может образоваться примерно десять триллионов кристаллов, каждый размером около трёх нанометров и из примерно 3000 атомов углерода.
Собрать кристаллы оказалось сложнее, чем получить. Они вылетают из плёнки со скоростью более 10 километров в секунду и при ударе о твёрдую поверхность могут разрушиться. Чтобы этого избежать, за плёнкой разместили мягкий гель, смягчающий удар. Затем гель растворяют в воде, и кристаллы остаются целыми. Первый автор исследования Бен Хойзер признал, что после многих лет работы результат стал особенным моментом.
Возможное применение
Исследование изначально начали, чтобы смоделировать условия внутри Урана и Нептуна, где, по предположению учёных, метан под огромным давлением превращается в алмазы. Новый метод может стать альтернативой нынешнему производству с применением взрывчатки: в таких кристаллах могут оставаться примеси металлов, для удаления которых нужна обработка кислотой. Наноалмазы уже используют для полировки поверхностей, а новая технология позволяет вводить в их состав атомы других элементов. В будущем их могли бы применять в квантовых датчиках и как контрастные вещества при магнитно-резонансной томографии.
Ограничения
Сейчас возможны лишь три лазерных импульса в минуту, поэтому команда работает над новой установкой, способной выдавать до десяти импульсов в секунду. Если это ограничение удастся преодолеть, пластиковые отходы в будущем можно будет использовать для производства высокочистых наноалмазов.