科學家用高能鐳射 令塑膠瓶變鑽石？

鑽石因為其稀有性而在地球上被視為奇珍異寶，但若探究鑽石的本質，它其實就是結晶的純碳，而碳元素在宇宙中又相當常見，科學家認為，假如有一個長期的高壓環境，或許能經常性的壓出鑽石。他們推測冰行星中可能會出現“鑽石雨”，嘗試使用普通塑膠，

重現這過程。

美國加利福尼亞州SLAC國家加速器實驗室的研究人員打算重現海王星和天王星內部發生的“鑽石雨”現象。這些冰巨星內部的溫度高達數千攝氏度，壓力是地球大氣層的數百萬倍。這些條件被認為能夠分解碳氫化合物，然後將碳成分壓縮成鑽石，這些鑽石會更深地沉入行星的核心。為了模擬這一過程，科學家們向聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料（一種常用於一次性包裝的碳氫化合物材料）發射了高功率激光，並見證了類金剛石結構的生長。

雖然上述現象只是推論，並沒有實際的證據，但在二○一七年，一群科學家就在報告中聲稱他們在實驗室中重現了鑽石形成的過程。他們透過世界上最強大的X雷射——美國能源部國家實驗室的“直線加速器相干光源”(LCLS)來模擬冰巨星裡的高溫高壓，再用碳氫化合物，也就是“烴”當材料。當超級雷射把材料加熱到攝氏六千度高溫，並產生了幾百萬個大氣壓的強大衝擊波後，確實形成了小於一微米的鑽石奈米顆粒。

然而，研究人員在這次實驗中選擇的是塑膠瓶中常見材料“聚對苯二甲酸乙二酯”（化學式C10H8O4，polyethylene terephthalate），並同樣用LCLS對PET薄膜進行照射，接着使用兩種不同的成像技術，來檢查是否生成奈米鑽石。果然，他們檢測到了密度高達每立方厘米三點八七克的奈米鑽石。與保麗龍不同，含有氧的PET更接近冰巨星的大氣成份，氧氣的作用加速了碳和氫的分裂，從而促進奈米鑽石的形成，這意味着在冰巨星裡，碳原子更容易結合成鑽石。

這項研究不僅為冰巨行星上“鑽石雨”現象的推論提供了實驗上的支持，而且也研發出奈米級鑽石的潛在製造技術，雖然目前奈米鑽石因為體積過小沒有什麼太大的用途，但假設未來能製造出更大的鑽石，將可以成為工業磨料、拋光劑的成份，甚至可以用來製造高靈敏度的量子傳感器。

水 登