प्लास्टिक के टुकड़ों पर शक्तिशाली लेजर दालों को दागने से नेपच्यून और यूरेनस जैसे बर्फ-विशाल ग्रहों पर हीरे कैसे बन सकते हैं और बरस सकते हैं, इस बारे में नई अंतर्दृष्टि प्रदान की है। जर्मनी, फ्रांस और अमेरिका के शोधकर्ताओं द्वारा किए गए प्रयोग से पृथ्वी पर हीरे बनाने के लिए एक बेहतर औद्योगिक प्रक्रिया भी हो सकती है।
टीम के सदस्य डोमिनिक क्रॉसो रोस्टॉक विश्वविद्यालय में बताते हैं कि समूह ने पीईटी प्लास्टिक की एक फिल्म में एक सदमे संपीड़न तरंग को चलाने के लिए ऊर्जावान स्पंदित ऑप्टिकल लेजर का उपयोग किया। लहर का दबाव पृथ्वी के वायुमंडलीय दबाव का लगभग दस लाख गुना था, जो नेप्च्यून और यूरेनस जैसे बर्फ के दिग्गजों की सतह के नीचे कुछ हजार किलोमीटर की स्थिति का अनुकरण करता है। शॉक वेव केवल कुछ नैनोसेकंड के लिए यात्रा करता है, लेकिन टीम के लिए एक्स-रे मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर से फेमटोसेकंड दालों का उपयोग करने के लिए पर्याप्त समय था ताकि शॉक-संपीड़ित नमूनों के अंदर रासायनिक प्रक्रियाओं की "फिल्में" बनाई जा सकें।
"हमने दो मुख्य नैदानिक तकनीकों का उपयोग किया," क्रॉस कहते हैं। "एक्स-रे विवर्तन, जिसने हमें दिखाया कि हीरे की क्रिस्टल संरचनाएं बन रही हैं, और छोटे कोण एक्स-रे बिखरने, जो प्रदान करते हैं बगल में बनाए गए हीरों का आकार वितरण। ” वह कहते हैं कि एक ही प्रयोग में इन दोनों तकनीकों का संयोजन ऐसी चरम परिस्थितियों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को चिह्नित करने का एक अत्यंत शक्तिशाली तरीका है।
बर्फ के दिग्गज और प्लास्टिक की बोतलें
पीईटी वही सामग्री है जिसका उपयोग प्लास्टिक की बोतलों में किया जाता है, लेकिन इस मामले में बोतलों में पाए जाने वाले मोटे पदार्थ के बजाय एक साधारण पीईटी फिल्म का उपयोग किया गया था।
क्रॉस कहते हैं, "हमने पीईटी प्लास्टिक का इस्तेमाल किया क्योंकि इसमें हल्के तत्वों का मिश्रण शामिल है जिन्हें बर्फीले विशाल ग्रहों के मुख्य घटक माना जाता है: हाइड्रोजन, कार्बन, ऑक्सीजन।" "उसी समय, पीईटी कार्बन और पानी का मिश्रण है। हम इस सवाल से निपटना चाहते थे कि क्या ऑक्सीजन की उपस्थिति में कार्बन और हाइड्रोजन के डिमिक्सिंग के माध्यम से हीरे की वर्षा हो सकती है। ”
इन दूर के ग्रहों पर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करने के साथ-साथ शोध इस बात का भी सुराग देता है कि बर्फ के दिग्गज चुंबकीय क्षेत्र कैसे बना सकते हैं। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण हमारे ग्रह के बाहरी कोर में तरल लोहे की गति से होता है। यूरेनस और नेपच्यून में बहुत अलग चुंबकीय क्षेत्र हैं, जो कुछ ग्रह वैज्ञानिकों का मानना है कि सुपरियोनिक पानी द्वारा ग्रहों की सतहों के बहुत करीब उत्पन्न होते हैं। पानी के इस रूप में, ऑक्सीजन परमाणु एक क्रिस्टल जाली बनाते हैं जिसके माध्यम से हाइड्रोजन आयन तरल पदार्थ की तरह बह सकते हैं और इसलिए चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं।
क्रॉस कहते हैं, "हमने इन प्रयोगों में सुपरियोनिक पानी के गठन के प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं देखे हैं क्योंकि दबाव शायद बहुत कम था।" "हालांकि, कार्बन और पानी का देखा गया डिमिक्सिंग निश्चित रूप से यूरेनस और नेपच्यून जैसे ग्रहों में सुपरियोनिक पानी के गठन की ओर इशारा करता है।"
औद्योगिक हीरे
हीरे के औद्योगिक उत्पादन के लिए अनुसंधान के महत्वपूर्ण प्रभाव भी हो सकते हैं।
क्रॉस कहते हैं, "हमारे प्रयोग में हीरे लगभग 2-5 एनएम के आकार तक पहुंच गए।" "यह कुछ 100 से कुछ 1000 कार्बन परमाणु हैं। यह मानव बाल की मोटाई से 10,000 गुना छोटा है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हमारे प्रयोगों में हीरे के बढ़ने के लिए केवल नैनोसेकंड हैं। यही कारण है कि वे इतने छोटे हैं। ग्रहों में, वे निश्चित रूप से लाखों वर्षों के भीतर बहुत बड़े हो जाएंगे।"
सुपरियोनिक बर्फ के चरण यूरेनस और नेपच्यून के आसपास असामान्य चुंबकीय क्षेत्रों की व्याख्या कर सकते हैं
जैसा कि यह खड़ा है, इस प्रयोग में प्रयुक्त विधि व्यावहारिक औद्योगिक प्रक्रिया होने के करीब आने के लिए पर्याप्त नैनोडायमंड का उत्पादन नहीं करती है। हालांकि, क्रॉस बताते हैं कि नई तकनीक अधिक साफ है कि औद्योगिक नैनोडायमंड के उत्पादन के लिए विस्फोटकों का उपयोग करने की वर्तमान विधि। प्लास्टिक के लेजर शॉक कम्प्रेशन की तुलना में इन विस्फोटक प्रक्रियाओं को नियंत्रित करना और गंदा करना मुश्किल है। हालांकि यह संभावना नहीं है कि हम औद्योगिक पैमाने पर उन्हें हीरे में बदलने के लिए लैंडफिल से बोतलें खोदेंगे, क्रॉस का मानना है कि यह प्रक्रिया मौजूदा तरीकों की तुलना में बहुत अधिक कुशल हो सकती है।
"वर्तमान में, हम प्रति लेजर शॉट में केवल कुछ माइक्रोग्राम नैनोडायमंड बनाते हैं," क्रॉस कहते हैं। "लेकिन उन लेज़रों की शॉट दरों में क्रांतिकारी वृद्धि से मैक्रोस्कोपिक मात्रा के उत्पादन की अनुमति मिलनी चाहिए।"
में अनुसंधान वर्णित है विज्ञान अग्रिम.
