Với quá trình thực hiện chỉ vài phút đồng hồ, các nhà khoa học tạo ra kim cương hiếm ở nhiệt độ phòng

Dưới sức ép cực lớn và ở điều kiện nhiệt độ thích hợp, quá trình tinh thể hóa carbon tạo ra kim cương trong lòng đất. Chúng ta không thể kiên nhẫn chờ tỷ năm, mà cũng hiểu rõ điều kiện sinh sống và làm việc tại mỏ (kim cương nói riêng, khai khoáng nói chung) tàn nhẫn ra sao, vậy nên các nhà khoa học tìm cách làm ra kim cương nhân tạo trong phòng thí nghiệm.

Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế vừa thành công trong việc tạo ra kim cương chỉ trong vài phút, đồng thời cho thấy quá trình không chỉ rất nhanh mà còn có thể diễn ra ở nhiệt độ phòng. Nhưng bạn đừng vội mừng rỡ gửi tin nhắn này cho người thương, những viên kim cương này sẽ không nhằm phục đích làm đẹp đôi tay của một cô gái sắp đi lấy chồng đâu.

Xingshuo Huang, một trong những nhà nghiên cứu viết báo cáo khoa học, cầm trên tay thiết bị chế tạo kim cương nhân tạo.

Những viên kim cương nhân tạo cứng cáp sẽ được dùng để cắt những vật liệu siêu cứng khác hay làm lớp phủ cho những thiết bị cần một lớp vỏ bảo vệ bền chắc. Kim cương nhân tạo cũng ngày một đại trà hơn, khoa học còn có thể tạo ra nó bằng nhiều cách. Gần đây, có nhóm nghiên cứu phát triển được cách biến phân tử nhiên liệu hóa thạch thành kim cương nguyên chất, hay có bên sử dụng tia laser siêu tốc để tạo ra kim cương từ sợi carbon.

Đột phá mới nhất do các nhà khoa học tới từ Đại học Quốc gia Úc và Đại học RMIT thực hiện. Họ sử dụng đe kim cương - công cụ có thể tạo ra áp suất cực lớn khi sử dụng hai thành phần kim cương để ép vật chất nằm giữa - để tạo ra kim cương. Dưới áp suất tương đương với một vũ công ba-lê nặng triệu tấn đứng trên mũi giày, các nguyên tử carbon phản ứng một cách kỳ lạ.

“Cách thức chúng tôi sử dụng áp lực chính là nút thắt của câu chuyện này”, giáo sư Jodie Bradby tới từ Đại học Quốc gia Úc cho hay. “Ở áp suất cực lớn, chúng tôi ép carbon trải qua trạng thái ‘xẻ - shear’ - giống như một lực xoắn hay lực trượt vậy. Chúng tôi cho hoạt động này khiến nguyên tử carbon đi vào đúng vị trí để carbon kết tinh được thành dạng Lonsdaleite và kim cương thường”.

Kim cương thông thường vẫn có trên nhẫn đính hôn hay dây chuyền, còn kim cương Lonsdaleite hiếm hơn, vốn chỉ xuất hiện trong các khu vực thiên thạch va chạm với Trái Đất. Sử dụng công nghệ kính hiển vi electron tiên tiến, họ có thể soi được cấu trúc mẫu kim cương và phát hiện ra các nguyên tử carbon kéo dài thành từng dòng, như một con sông kim cương chảy ở quy mô nguyên tử vậy.

“Các tấm ảnh chúng tôi chụp được cho thấy kim cương thông thường chỉ hình thành ở giữa các mạch Lonsdaleite này khi áp dụng phương pháp mới”, giáo sư Dougal McCulloch tới từ RMIT cho hay. “Trải nghiệm lần đầu tiên được nhìn thấy những ‘con sông’ Lonsdaleite và kim cương thường quả thật tuyệt vời, giúp chúng tôi hiểu rất nhiều về cách chúng hình thành”.

Đội ngũ mong muốn sản xuất hàng loạt kim cương bằng phương pháp mới, bên cạnh đó cung cấp một cách thức chế tạo kim cương Lonsdaleite - thứ vật chất cứng cáp hơn kim cương tới 58%. “Lonsdaleite có tiềm năng cắt xuyên qua những vật liệu siêu rắn”, nhà nghiên cứu Bradby nói. 

Tham khảo NewAtlas