Nagy nyomás nélkül percek alatt gyártható gyémánt

Az új módszerrel, melyet a dél-koreai Ulsan Tudományos és Műszaki Intézet kutatói fejlesztettek ki, gyorsan és egyszerűen állítható elő szintetikus gyémánt. A folyamat nem igényel sem indító gyémántot, sem extrém nyomást.

A mesterséges gyémántok előállítása nem új keletű törekvés, hiszen az emberiség már a XIX. század közepe óta foglalkozik ezzel a kérdéssel. A tudományos kutatások a 40-es években vettek igazán lendületet, és az első szintetikus gyémántot 1953-ban állították elő. Az ipari eljárások során a Föld köpenyében uralkodó körülményeket próbálják meg rekonstruálni, ami 1400 fokos hőmérsékletet és tízezer atmoszféra nyomást jelent, több napos folyamatban, vas-szulfid felhasználásával.

A gyémánt előállításának másik ismert módszere a kémiai gőzfázisú leválasztás, röviden CVD, amely során rétegenként építik fel a gyémántot. Mindkét ismert eljárásnál szükség van egy kis darab gyémánt indítóelemként, azonban a UNIST kutatói által kifejlesztett új módszer ezt a lépést kihagyja.

A felfedezés Rod Ruoff és csapata nevéhez fűződik, akik észrevették, hogy a folyékony gallium képes megkötni a szenet és grafénhez kötni azt metán jelenlétében. A további kísérletek során, amikor a galliumot tiszta szilíciumra cseppentették, a fémben apró gyémánt kristályok keletkeztek.

A kutatók a felfedezést továbbfejlesztve egy új receptet dolgoztak ki, amelyben folyékony galliumot, szilíciumot, vasat és nikkelt kevernek egy 1025 Celsius fokos olvasztótégelyben. Ebben a környezetben, hidrogén és metán jelenlétében keletkezik a gyémánt.

Az UNIST-nél végzett kísérletek során először száz literes tartályokat használtak, amelyeket három óra alatt töltöttek meg metánnal és hidrogénnel. Később Ruoff kilenc literes tartályokkal is kísérletezett, amelyekben már negyed óra alatt sikerült gyémántot előállítani. A Nature tudományos folyóiratban megjelent beszámoló szerint a módszerrel olyan film vékonyságú gyémánt állítható elő, amely kvantumszámítógépekben, szenzorokban, sugárdetektorokban és lézerekben is hasznos lehet.