Đã tìm ra cách biến nguyên liệu hoá thạch thành kim cương

Những nhà khoa học tại Đại học Stanford đã có cách biến nguyên liệu hóa thạch trở thành kim cương nguyên chất.

Kim cương là một loại vật chất vô cùng giá trị và đặc biệt. Con người đã luôn nghiên cứu quá trình cấu thành của kim cương và tìm tòi ra nhiều cách để tự chế tạo những viên đá hoa mỹ này.

Chế tác ra kim cương không chỉ là công việc yêu thích của những nhà kim hoàn mà còn ở các lĩnh vực khác. Những nhà khoa học tại Đại học Stanford, Mỹ đã thành công làm ra một loại kim cương nhân tạo mới với khởi điểm là các phân tử dầu thô và khí tự nhiên.

Thông thường, kim cương tự nhiên được hình thành hàng trăm dặm dưới bề mặt trái đất. Nhiệt độ rất cao cùng áp suất khiến các phân tử cacbon kết tinh và sinh ra những viên đá kim cương giá trị. Sau đó, chúng được bắn lên mặt đất thông qua các vụ phun trào núi lửa.

Giới khoa học đã dành nhiều thập kỷ tìm cách biến đổi các hợp chất khác nhau thành kim cương nhân tạo nhằm sản xuất rộng rãi hơn và thu lợi. Tuy vậy, quá trình tự tạo kim cương này lại đòi hỏi nguồn năng lượng khổng lồ cũng như các chất xúc tác thích hợp.

Theo trang New Atlas, Đại học Stanford chuyên về nghiên cứu Trái Đất, năng lượng và môi trường đã tìm được cách chế tạo kim cương đơn giản hơn.

"Chúng tôi muốn thực hiện một quá trình gọn gàng. Trong đó, chỉ có một vật chất duy nhất được biến thành kim cương xịn - không cần đến chất xúc tác", Sulgiye Park, người đứng đầu quá trình nghiên cứu cho hay.

Tiếng sĩ Yu Lin với mẫu mô phỏng phân tử bột dầu sắp được chuyển hóa thành kim cương. (Ảnh: New Atlas).

Để chế tạo loại kim cương tổng hợp mới, các nhà khoa học bắt đầu với loại bột được tinh chế từ dầu thô. Họ phát hiện các mẫu nguyên tử trong bột dầu thô có cấu trúc tương tự như các nguyên tử tạo thành tinh thể kim cương.

Khác với kim cương thông thường, bột dầu thô ngoài cacbon còn bao gồm phân tử hydro. Nhóm nhà khoa học sau đó đưa thứ vật chất này vào "Diamond anvil cell" - thiết bị tạo áp suất cực cao để làm ra những vật liệu cứng.

Những vật liệu này được nung nóng bằng tia laser. Các nhà khoa học phát hiện ra chúng có thể biến thành một viên kim cương nguyên chất với rất ít năng lượng tiêu hao. Dưới nhiệt độ khoảng 627 độ C và áp suất lớn hơn nhiều lần so với môi trường khí quyển của Trái đất, các nguyên tử hydro của bột dầu thô nhanh chóng biến mất khỏi hỗn hợp, biến bột dầu thành kim cương.

Kim cương nhân tạo được chế tác ra dưới tia laser nhiệt độ cao. (Ảnh: New Atlas).

Quá trình này chỉ diễn ra trong một tích tắc. Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng kỹ thuật họ sáng tạo chỉ có thể tạo ra một lượng kim cương nhỏ.

"Giá trị thực sự của quá trình nghiên cứu nằm ở những kiến thức về cách hình thành và chế tác kim cương. Chúng ta có thể tạo ra kim cương nhanh chóng và dễ dàng hơn", người đại diện của nhóm nghiên cứu Đại học Stanford chia sẻ.

Cũng theo Đại học Stanford, thành quả tạo ra những viên kim cương tổng hợp này có thể ảnh hướng đến các lĩnh vực ngoài công nghiệp trang sức. Độ cứng, độ trong suốt, tính ổn định hóa học, tính dẫn nhiệt và các thuộc tính độc đáo khác của kim cương có thể khiến chúng trở nên hữu ích trong y học, cảm biến sinh học cho đến điện toán lượng tử.

• Tìm hiểu về kim cương và cách nhận biết kim cương thật
• Kim cương tự nhiên hình thành như thế nào?
• Chiêm ngưỡng những loại kim cương đắt giá nhất hành tinh

Từ khóa liên quan:

kim cương

nguyên liệu hóa thạch

biến nguyên liệu hóa thạch thành kim cương

Kim cương nhân tạo

Diamond anvil cell

kim cương nguyên chất

Chế tác ra kim cương

Đại học Stanford