2021年1月22日
像石墨,金刚石是碳的一种特殊形式。立方晶体结构和强大的化学键给它它独特的硬度。几千年来,它也一直在追求一种工具和一种美。在1950年代,它才成为可能产生首次人工钻石。
最天然钻石的形式在地球的地幔深度至少150公里,温度超过1500摄氏度和巨大的高压力的几个帕获胜——10.000倍以上的气压适当自行车轮胎。有不同的理论的确切机制,负责他们的形成。起始物料是飞船在融化,即化合物的镁、钙和硅富含氧气和二氧化碳。
钻石的形成的新途径
因为电化学过程发生在地球的地幔和存在的融化和液体可以有很高的电导率,研究尤里Palyanov v . s .水列夫理工学院的地质学和矿物学某人的俄罗斯科学院新西伯利亚开发了一个模型的钻石的形成高度局部电场发挥核心作用。亚博老虎机网登录
根据这一概念,应用甚至不到一伏特——电压低于大多数家庭所提供的电池-提供电子触发化学转换过程。这些可用的电子使某些碳酸盐的碳氧化合物成为有限公司2通过一系列的化学反应,最终导致纯碳形式的钻石。
为了测试他们的理论,俄罗斯研究小组开发出一种先进的实验设施:millimetre-sized铂胶囊被加热系统反过来被放置在一个高压装置需要7.5帕产生巨大的压力。很小,精心构建电极胶囊,它已经充满了碳酸盐或carbonate-silicate粉末。众多实验运行温度1300至1600°C,其中一些持续了长达40小时。
钻石只有增加电压
在新西伯利亚进行的实验显示,正如预测的那样,小钻石生长在负电极的附近的几个小时,但这一切是只有当一个小电压应用;半伏已经足够了。最多达到200微米直径,即五分之一毫米,新创建的晶体是小于一个典型的沙粒。
此外,正如所料,其他的纯碳矿物石墨被发现在实验中形成较低的压力。进一步证明新的机制来当研究者反向电压极性——钻石然后成长在另一个电极,与预期完全一致。外没有任何电压被柔软的胶囊石墨和钻石形成的。附近的钻石,其他矿物与地球的地幔深处也被发现。
“实验设施在新西伯利亚绝对令人印象深刻,”西姆斯实验室的主管Michael Wiedenbeck说地球科学,这是波茨坦模块化的地球科学基础设施的一部分(MESI)。亚博老虎机网登录他一直与俄罗斯合作研究人员十多年;他和西姆斯实验室工程师Frederic Couffignal分析钻石由俄罗斯的同事。为了确定尤里Palyanov钻石形成的理论是完全正确的,钻石的同位素组成特征必须非常精确。
精度分析“波茨坦制造”
波茨坦人员二次离子质谱(SIMS)用于这一目的。波茨坦仪器是一个高度专业化的质谱仪,为来自世界各地的作者提供高精度的数据非常小的样本。
”这种技术我们可以确定小区域的构成非常精确sub-millimetre样本、”Wiedenbeck说。因此,不到1000000000克的实验室生产的钻石需要使用非常精确定向离子束被移除。带电原子被注入一个6米长装置分离每个粒子的数十亿基于各自的质量。yabo214
这种技术可以单独的化学元素,特别是可以区分他们的轻或重变异称为同位素。“以这种方式我们已经表明,碳同位素之间的比例显示13 c - 12 c的行为完全在新西伯利亚模型由我们的同事。,我们已经导致了拼图的最后一块,也就是说,证实这个理论”,Wiedenbeck说。然而,必须指出的是,这种新方法不适合大规模生产的大型人造金刚石。
“我们的研究结果清楚地表明,电场应该被视为一个重要的额外因素影响钻石的结晶。这个观察可能被证明是非常重要的对于理解碳同位素比值的变化在全球碳循环中,“尤里Polyanov总结。
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