منفجر کردن پلاستیک با لیزر و تولید نوع جدیدی از آب و الماس

تحقیقات جدید با الهام از سیارات یخی مانند نپتون و اورانوس که نشان می دهد که لیزره می توانند پلاستیک معمولی را به الماس های ریز تبدیل کند.
دانشمندان با استفاده از لیزرهای فوق قدرتمند، پلاستیک ارزان قیمت را منفجر کرده و آن را به “نانو الماس” کوچک تبدیل کرده اند . و با انجام این کار، وجود نوع جدیدی از آب را تایید کردند. .

این یافته ها به طور بالقوه می تواند وجود بارانهای الماسی را بر سیارات یخی در منظومه شمسی برای ما آشکار کند. و توضیح دهد که چرا این جهان های سرد دارای چنین میدان های مغناطیسی عجیبی هستند. تکنیک انفجار لیزری همچنین می تواند به کاربردهای بیشتر زمینی منجر شود.

نانوالماس ها الماس هایی هستند که اندازه آنها فقط چند نانومتر یا یک میلیاردم متر است. دومینیک کراوس، یکی از نویسندگان این مطالعه، فیزیکدان هلمهولتز-زنتروم درسدن-روسندورف در آلمان، به Live Science گفت: آنها هم کاربردهای موجود و هم بالقوه دارند. مانند تبدیل دی اکسید کربن به گازهای دیگر .

کراوس می‌گوید: نانو الماس‌ها همچنین می‌توانند به‌عنوان حسگرهای کوانتومی بسیار کوچک و بسیار دقیق برای دما و میدان‌های مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرند، که ممکن است به کاربردهای فراوانی منجر شود.

و همچنین گفت که این تکنیک همچنین می‌تواند با ایجاد انگیزه مالی برای پاکسازی و تبدیل پلاستیک‌ها از اقیانوس، آلودگی پلاستیکی را کاهش دهد.

آزمایشی با مفاهیم جالب برای سیارات غول پیکر یخی

برای سال‌های متمادی، دانشمندان سیاره‌شناسی مشکوک بودند که الماس‌ها در فضای داخلی سرد غول‌های یخی مانند نپتون و اورانوس شکل می‌گیرند.

اگر این الماس‌ها تشکیل شوند، در فضای داخلی این سیارات یخ زده «باران» خواهد بارید.

برای اینکه ببینند آیا این فرآیند امکان‌پذیر است. محققان ورقه‌ای از پلاستیک پلی اتیلن ترفتالات (PET) – نوعی که در بطری‌های پلاستیکی یافت می‌شود . برداشتند و از لیزر نوری پرقدرت موجود در ابزار Matter in Extreme Conditions در آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده SLAC استفاده کردند. منبع نور منسجم Linac برای گرم کردن پلاستیک تا حدود 10000 درجه فارنهایت (6000 درجه سانتیگراد).

این فشار میلیون ها برابر بیشتر از اتمسفر زمین برای تنها یک میلیاردم ثانیه ایجاد کرد. این فشار استخوان خردکننده، پلاستیک را شوکه کرد و باعث شد اتم‌های کربن موجود در پلاستیک به ساختاری کریستالی تبدیل شوند. و هیدروژن و اکسیژن در این شبکه حرکت می‌کنند. 

کراوس گفت: «با استفاده از یک لیزر -پرتو ایکس قدرتمند ، می‌توانیم به داخل نمونه نگاه کنیم و فیلم‌هایی از واکنش‌های شیمیایی که در آنجا اتفاق می‌افتند بسازیم.

ما شاهد شکل‌گیری بسیار کارآمد نانوالماس در داخل پلاستیک‌های فشرده در محدوده زمانی آزمایش‌هایمان بودیم – فقط چند نانوثانیه

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این نوع تشکیل الماس ممکن است بیشتر از آنچه دانشمندان قبلاً تصور می‌کردند رایج باشد. و این احتمال را افزایش می‌دهد که غول‌های یخی لایه‌های ضخیمی از الماس را در اطراف هسته‌های جامد خود قرار دهند. 

این آزمایش همچنین قویاً نشان می‌دهد که در دماها و فشارهای بالا که در فضای داخلی چنین جهان‌های یخی یافت می‌شود، یک حالت عجیب و غریب از آب به نام   یخ آب فوق‌یونیک پدیدار می‌شود.

این شکل عجیب آب به پروتون ها اجازه می دهد تا در شبکه ای از اتم های اکسیژن حرکت کنند . کراوس گفت، اگر چنین آب ابریونیکی روی غول های یخی مانند اورانوس و نپتون وجود داشته باشد،

حرکت پروتون ها از طریق این نوع ماده عجیب و غریب ممکن است به تولید میدان های مغناطیسی عجیب و غریب مشاهده شده در آن سیارات کمک کند.

محاسبات گذشته نشان می‌دهد که اتم‌های کربنی که احتمالاً در فضای داخلی سیاره‌ها یافت می‌شوند، هر آب ابریونیکی را که در آنجا تشکیل می‌شود بسیار ناپایدار می‌سازد. 

اما کراوس گفت: «آزمایش‌های ما اکنون نشان می‌دهد که کربن و آب [جداسازی ناخواسته مواد در یک مخلوط] از طریق تشکیل الماس در حال اختلاط هستند. 

بنابراین، آب جدا شده می تواند در داخل سیارات وجود داشته باشد که احتمال تشکیل آب فوق یونی را بیشتر می کند.

و ممکن است به زودی یک فضاپیما از همسایگان یخی ما دیدن کند. تا ببیند آیا باران الماس و آب عجیب و غریب واقعاً در آنجا وجود دارد یا خیر.

کراوس گفت: «امیدواریم ظرف یک دهه آینده، یک کاوشگر فضایی جدید ناسا به سمت اورانوس پرتاب شود. همانطور که طبق بررسی این دهه‌ که جزء بالاترین اولویت تعیین شده است. این یافته ها همچنین می توانند کاربردهای تجاری بیشتری داشته باشند.

 در حال حاضر، مردم با انفجار کربن یا انفجار الماس‌های بزرگ‌تر با مواد منفجره، نانوالماس می‌سازند و انبوهی از الماس‌هایی با اندازه‌های مختلف ایجاد می‌کنند. کراوس گفت که روش جدید روش تمیزتری برای ساخت الماس با اندازه های خاص خواهد بود.