การยิงเลเซอร์พัลส์อันทรงพลังไปที่ชิ้นส่วนพลาสติกได้ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ว่าเพชรสามารถก่อตัวและโปรยปรายลงมาบนดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์เช่นเนปจูนและยูเรนัสได้อย่างไร การทดลองโดยนักวิจัยในเยอรมนี ฝรั่งเศส และสหรัฐฯ อาจนำไปสู่กระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ดีขึ้นสำหรับการผลิตเพชรบนโลกนี้สมาชิกในทีมDominik Krausจาก University of Rostock อธิบายว่ากลุ่มใช้เลเซอร์ออปติคอลพัลซิ่งที่ทรงพลังเพื่อขับเคลื่อนคลื่นอัดกระแทกเข้าไปในฟิล์มพลาสติก PET ความดันของคลื่นมีประมาณ
หนึ่งล้านเท่าของความดันบรรยากาศของโลก ซึ่งจำลองสภาพใต้
พื้นผิวของน้ำแข็งยักษ์อย่างเนปจูนและยูเรนัสไม่กี่พันกิโลเมตร คลื่นกระแทกเดินทางเพียงไม่กี่นาโนวินาที แต่นั่นก็เพียงพอแล้วสำหรับทีมที่จะใช้เฟมโตวินาทีพัลส์จากเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระเอ็กซ์เรย์เพื่อสร้าง “ภาพยนตร์” ของกระบวนการทางเคมีภายในตัวอย่างที่ถูกบีบอัดด้วยแรงกระแทก
“เราใช้เทคนิคการวินิจฉัยหลักสองแบบ” Kraus กล่าว “การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ซึ่งแสดงให้เราเห็นว่าโครงสร้างผลึกเพชรกำลังก่อตัวขึ้น และการกระเจิงของรังสีเอกซ์มุมเล็ก ซึ่งให้การกระจายขนาดในแหล่งกำเนิด ของเพชรที่สร้างขึ้น” เขาเสริมว่าการรวมกันของทั้งสองเทคนิคในการทดลองเดียวเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการระบุลักษณะของปฏิกิริยาเคมีภายใต้สภาวะที่รุนแรงเช่นนี้
ยักษ์น้ำแข็งและขวดพลาสติก
PET เป็นวัสดุชนิดเดียวกับที่ใช้ในขวดพลาสติก แต่ในกรณีนี้จะใช้ฟิล์ม PET แบบธรรมดาแทนวัสดุที่หนากว่าที่พบในขวด
“เราใช้พลาสติก PET เนื่องจากมีส่วนผสมของธาตุแสงซึ่งคิดว่าเป็นองค์ประกอบหลักของดาวเคราะห์ยักษ์น้ำแข็ง ได้แก่ ไฮโดรเจน คาร์บอน ออกซิเจน” Kraus กล่าว “ในขณะเดียวกัน PET เป็นส่วนผสมของคาร์บอนและน้ำในปริมาณเชิงปริมาณ เราต้องการจัดการกับคำถามที่ว่าการตกตะกอนของเพชรสามารถเกิดขึ้นได้จากการผสมคาร์บอนและไฮโดรเจนในที่ที่มีออกซิเจนหรือไม่”
นอกจากจะให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับกระบวนการทางเคมีที่เกิด
บนดาวเคราะห์อันไกลโพ้นเหล่านี้แล้ว งานวิจัยยังให้เบาะแสว่ายักษ์น้ำแข็งสามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้อย่างไร สนามแม่เหล็กโลกถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของเหล็กเหลวในแกนนอกของดาวเคราะห์ ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนมีสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกันมาก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์บางคนเชื่อว่าน้ำที่มีประจุไฟฟ้าเหนือไอออนถูกสร้างขึ้นใกล้กับพื้นผิวของดาวเคราะห์มากขึ้น ในรูปของน้ำนี้ อะตอมของออกซิเจนจะก่อตัวเป็นตาข่ายคริสตัลซึ่งไอออนของไฮโดรเจนสามารถไหลผ่านได้เหมือนของไหล และด้วยเหตุนี้จึงสร้างสนามแม่เหล็ก
“เราไม่เห็นหลักฐานโดยตรงสำหรับการก่อตัวของน้ำที่มีประจุไฟฟ้าสูงในการทดลองเหล่านี้ เนื่องจากความดันอาจต่ำเกินไป” Kraus กล่าว “อย่างไรก็ตาม การผสมคาร์บอนและน้ำที่สังเกตได้ชี้ให้เห็นถึงการก่อตัวของน้ำที่มีประจุเหนือไอออนในดาวเคราะห์เช่นยูเรนัสและเนปจูน”
“ในการทดลองของเรา เพชรมีขนาดประมาณ 2–5 นาโนเมตร” Kraus กล่าว “นี่เป็นเพียงไม่กี่ 100 ถึง 1,000 อะตอมของคาร์บอน ซึ่งเล็กกว่าความหนาของเส้นผมมนุษย์ถึง 10,000 เท่า ควรสังเกตว่าในการทดลองของเรา เพชรมีเวลาเติบโตเพียงนาโนวินาทีเท่านั้น นี่คือเหตุผลที่พวกเขามีขนาดเล็กมาก ในดาวเคราะห์ พวกมันจะมีขนาดใหญ่ขึ้นมากภายในเวลาหลายล้านปี”
อ่านเพิ่มเติมสนามแม่เหล็กของดาวเนปจูน
ระยะน้ำแข็งเหนือไอออนสามารถอธิบายสนามแม่เหล็กที่ผิดปกติรอบดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนได้
ตามที่เป็นอยู่ วิธีการที่ใช้ในการทดลองนี้ไม่ได้ผลิตเพชรนาโนมากพอที่จะเข้าใกล้กระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ใช้งานได้จริง อย่างไรก็ตาม Kraus ชี้ให้เห็นว่าเทคนิคใหม่นี้สะอาดกว่าวิธีการใช้ระเบิดเพื่อผลิตเพชรนาโนอุตสาหกรรมในปัจจุบันมาก กระบวนการระเบิดเหล่านี้ควบคุมได้ยากและสกปรกเมื่อเทียบกับการอัดด้วยแรงกระแทกด้วยเลเซอร์ของพลาสติก แม้ว่าจะไม่น่าเป็นไปได้ที่เราจะขุดขวดจากหลุมฝังกลบเพื่อเปลี่ยนให้เป็นเพชรในระดับอุตสาหกรรม แต่ Kraus เชื่อว่ากระบวนการนี้จะมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการปัจจุบันมาก
“ปัจจุบัน เราสร้างนาโนไดมอนด์เพียงไม่กี่ไมโครกรัมต่อการยิงเลเซอร์หนึ่งครั้ง” Kraus กล่าว “แต่การเพิ่มขึ้นของอัตราการยิงเลเซอร์เหล่านั้นแบบปฏิวัติวงการน่าจะทำให้สามารถผลิตในปริมาณที่มากด้วยตาเปล่าได้”
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
