科学家成功将塑料变成钻石

文 ｜ 李木子

科学家用强大的激光冲击波制造出小钻石。图片来源：Shutterstocktonkid

用强大的激光对塑料进行爆破可以产生微小的钻石。在行星内部高温高压环境下也可能发生类似的过程，这有助于解释天王星和海王星为何如此怪异。

此前，研究人员已经能够通过向碳和氢的混合物发射激光来制造纳米钻石，但这需要极高的压力。美国加州SLAC国家加速器实验室的Siegfried Glenzer和同事发现，通过使用一种含有碳、氢和氧的名为PET的简单塑料——通常用于制造瓶子和其他容器，他们可以在不那么极端的条件下制造钻石。

相关研究成果9月2日发表于《科学进展》。

当研究人员向塑料发射强大的激光时，塑料被加热到3200℃至5800℃，激光脉冲产生的冲击波将塑料的压力提升到72吉帕斯卡——相当于地核压力的1/5。这将氢和氧从碳中分离出来，只留下直径几纳米的微小钻石和一种名为超离子水的水，后者比普通水更容易导电。

Glenzer说，与之前使用其他材料进行的实验相比，这一过程是在较低压力下发生的，并且像PET一样，巨型行星的内部也含有氧、碳和氢。

“这意味着钻石可能无处不在。”Glenzer说，“如果它发生在比以前更低的压力下，则意味着这一过程也可能在天王星、海王星及土卫六等一些卫星的内部出现，因为这些天体中都含有碳氢化合物。”

这些钻石在海王星的地幔中形成，然后向地核下沉，在这个过程中产生摩擦和热量，这可以解释为什么这颗行星异常炎热。而在天王星内部，钻石形成过程中遗留下来的超离子水可能正在传导电流，这可能与其磁场的奇怪形状有关。

Glenzer说，下一步，研究人员将在纳米钻石形成后收集它们。类似的材料已经应用在工业研磨过程中，可以用于许多科学应用，但通常是通过引爆炸药来实现的。

“在其他实验中，必要的压力要高得多，条件非常极端，以至于钻石最终会解体。” Glenzer说，“现在我们已经找到了一种在较低压力下生产钻石的方法，可能有机会真正收获钻石。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.abo0617