Ученые нашли способ выращивать алмазы без тепла и давления

Ученые нашли новый способ создания алмазов с использованием электронных пучков вместо экстремального тепла и давления. Предоставлено: AI/ScienceDaily.com

Ученые из Токийского университета разработали революционный метод создания искусственных алмазов, который предлагает неожиданные преимущества. Подготавливая углеродные образцы и подвергая их воздействию электронного пучка, исследователи обнаружили, что их процесс не только преобразует материал в алмаз, но и защищает деликатные органические вещества от повреждения излучением.

Профессор Эйити Накамура и его команда из химического факультета Токийского университета испытали низкотемпературную технику с использованием контролируемого электронного облучения на молекуле адамантана (C₁₀H₁₆). Адамантан имеет углеродную структуру, зеркально отражающую тетраэдрическую структуру алмаза, что делает его идеальным исходным материалом для формирования наноалмазов.

Используя просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ), команда подвергала крошечные кристаллы адамантана воздействию электронных пучков мощностью 80-200 килоэлектронвольт при температурах от 100 до 296 кельвинов в вакууме в течение нескольких секунд. Эта установка позволила исследователям непосредственно наблюдать процесс формирования наноалмазов в реальном времени.

При длительном воздействии процесс производил почти идеальные наноалмазы с кубической кристаллической структурой и диаметром до 10 нанометров, с выделением газообразного водорода. ПЭМ-визуализация показала, как цепочки молекул адамантана постепенно превращались в сферические наноалмазы.

Профессор Накамура описал прорыв как реализацию 20-летнего видения:

«Этот пример синтеза алмаза является окончательным доказательством того, что электроны не разрушают органические молекулы, а позволяют им претерпевать четко определенные химические реакции, если мы придаем молекулам подходящие свойства для облучения»

Открытие открывает новые возможности для манипулирования химическими реакциями в таких областях, как электронная литография, наука о поверхностях и микроскопия. Метод также может поддержать изготовление легированных квантовых точек — ключевых компонентов для квантовых вычислений и передовых датчиков.