Australia chế tạo kim cương trong vài phút tại phòng thí nghiệm

Theo kênh CNN (Mỹ), một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế tại Đại học Quốc gia Australia (ANU) và Đại học RMIT ở Melbourne, Australia, cho biết họ đã chế tạo ra hai loại kim cương ở nhiệt độ phòng bằng cách sử dụng áp suất cao.

Nhóm nghiên cứu có thể tạo ra hai loại kim cương khác biệt về cấu trúc, một loại tương tự như loại thường được sử dụng làm đồ trang sức. Loại còn lại được gọi là Lonsdaleite, từng được tìm thấy trong tự nhiên tại nơi các thiên thạch va chạm vào nhau và cứng hơn hầu hết các loại kim cương khác.

Kim cương tổng hợp không phải là loại mới mẻ. Từ những năm 1940, nó đã từng được chế tạo trong phòng thí nghiệm trong nỗ lực tìm kiếm những loại đá quý rẻ hơn và thân thiện với môi trường. Kim cương trong phòng thí nghiệm thường được chế tạo bằng những tinh thể carbon chịu nhiệt cao. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã rất hào hứng khi có thể chế tạo những viên kim cương này ở nhiệt độ phòng, đặc biệt là kim cương Lonsdaleite cứng hơn, có khả năng được sử dụng để cắt các vật liệu "siêu cứng" khác trên các địa điểm khai thác.

“Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra nhiều loại kim cương hiếm hơn nữa, nhưng mục tiêu dài hạn của nghiên cứu này là tính siêu hữu ích của kim cương. Lần đầu tiên trong phòng thí nghiệm, chúng tôi có thể tạo ra hai loại kim cương ở nhiệt độ phòng. Đó là một điều thú vị”, Xingshuo Huang, một nhà nghiên cứu tại ANU nói.

Để chế tạo những viên kim cương này, các nhà khoa học đã cho carbon trải qua một trạng thái gọi là ‘lực cắt’ - giống như lực xoắn hay lực trượt. Điều này cho phép các nguyên tử carbon có thể di chuyển vào đúng vị trí từ đó tạo thành kim cương Lonsdaleite lẫn kim cương thông thường.

"Chúng tôi chỉ đơn giản là ép vật liệu lại với nhau ở áp suất cực lớn. Tất cả quá trình này diễn ra chỉ trong vài phút", Jodie Bradby, giáo sư vật lý tại ANU, cho biết.

Bà cho biết rằng kim cương tự nhiên thường được hình thành qua hàng tỉ năm, ở độ sâu khoảng 150km trong Trái Đất - nơi có áp suất cao và nhiệt độ trên 1.000 độ C. Bước ngoặt trong nghiên cứu này là việc sử dụng áp lực để chế tạo kim cương.

Đồng tác giả nghiên cứu, Giáo sư Dougal McCullock, cùng nhóm nghiên cứu tại Đại học RMIT đã dùng kính hiển vi điện tử để chụp cắt lớp mẫu kim cương nhân tạo này để hiểu rõ hơn về cách thức hình thành kim cương. Khi nghiên cứu các mẫu vật, họ phát hiện các đường vân của cả kim cương thường và kim cương Lonsdaleite chạy qua.

“Đây là lần đầu tiên chúng tôi nhìn thấy những vân nhỏ của kim cương Lonsdaleite và kim cương thông thường. Từ đây, chúng tôi có thể hiểu rõ hơn về cách hình thành hai loại kim cương này”, ông McCulloch nói.

Nghiên cứu cũng có sự tham gia của các nhà khoa học từ Đại học Sydney và Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, ở Tennessee, Mỹ. Họ hy vọng phát hiện này giúp phát triển các loại kim cương siêu cứng được sử dụng trong các ngành công nghiệp.

"Mọi quá trình xảy ra ở nhiệt độ phòng đều dễ thực hiện hơn và rẻ hơn so với các quá trình phải xử lý ở nhiệt độ lên đến hàng trăm hay hàng nghìn độ C. Tuy nhiên, tôi không nghĩ sau cùng sẽ có những viên kim cương rẻ được đính trên nhẫn cưới. Đồng thời, kim cương Lonsdaleite mà chúng tôi tạo ra có thể trở thành người bạn tốt cho những người thợ mỏ, giúp họ không phải thay thế mũi khoan thường xuyên với chi phí đắt đỏ nữa", nhà vật lý Bradby nói./.