अजीब नए प्रकार का कार्बन है हार्ड (और उज्जवल) डायमंड

हीरे बनाना मुश्किल है। वे पृथ्वी के ऊपरी मेंटल में, सतह के नीचे लगभग सौ मील की दूरी पर, खोपड़ी-कुचल दबाव और रॉक-पिघलने वाले तापमान के तहत बनाते हैं। यद्यपि प्रयोगशाला में इन स्थितियों की प्रतिकृति बनाना सामान्य हो रहा है, लेकिन इसे करने के उपकरण महंगे हैं और इस प्रक्रिया में कई सप्ताह लग सकते हैं।

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अब, दशकों के परीक्षण के बाद, उत्तरी कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी की एक टीम ने हीरे बनाने के लिए एक तेज़ तरीका खोजा है, जो अत्यधिक दबाव में कार्बन को निचोड़ने या पारंपरिक पाक के साथ गर्म करने के बिना किया जा सकता है।

"कार्बन को हीरे में परिवर्तित करना दुनिया भर में सबसे लंबे समय तक वैज्ञानिकों के लिए एक पोषित लक्ष्य रहा है, " जगदीश नारायण, जर्नल ऑफ एप्लाइड फिजिक्स में इस सप्ताह प्रकाशित पेपर के प्रमुख लेखक हैं।

आश्चर्यजनक रूप से, अपने हीरों को गढ़ने की प्रक्रिया में, नारायण और उनकी टीम ने कार्बन के एक नए चरण की खोज की, जिसे क्यू-कार्बन करार दिया। यह विचित्र सामग्री हीरे की तुलना में भी कठिन है, चुंबकीय है और एक नरम चमक का उत्सर्जन करती है। तेजी से, सस्ते हीरे बनाने में अपनी भूमिका के अलावा, क्यू-कार्बन इलेक्ट्रॉनिक डिस्प्ले में उपयोग पा सकता है और अन्य ग्रहों पर चुंबकत्व की हमारी समझ में सहायता कर सकता है।

हीरे में कार्बन बदलने के लिए बहुत अधिक मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, यही वजह है कि उन्हें पहले उच्च दबाव और तापमान के तहत ही बनाने के लिए सोचा गया था, जो जिंफिसिस्ट रेबेका फिशर बताते हैं, स्मिथसोनियन नेशनल म्यूजियम ऑफ नेचुरल हिस्ट्री में पोस्टडॉक्टरल फेलो जो शोध में शामिल नहीं थे। ।

लेकिन नारायण के अनुसार, यह सब गति में है। "तेजी से प्रक्रिया के माध्यम से हम अनिवार्य रूप से मातृ प्रकृति को मूर्ख बना सकते हैं, " वे कहते हैं।

नियमित रूप से कमरे के दबाव में, टीम ने बहुत कम लेजर दालों के लिए अनाकार कार्बन, जिसमें किसी भी क्रिस्टल संरचना का अभाव है, को उजागर किया। इसने कार्बन को लगभग 6, 740 डिग्री फ़ारेनहाइट तक गर्म कर दिया - तुलना के रूप में, सूर्य की सतह लगभग 10, 000 डिग्री फ़ारेनहाइट है।

पिघले हुए कार्बन के पोखर को तब तेजी से ठंडा किया जाता था, या कठोर किया जाता था, ताकि कठिन नए क्यू-कार्बन का निर्माण किया जा सके।

कार्बन के अन्य संस्करण काफी अलग-अलग गुणों को प्रदर्शित करते हैं- जैसे नरम, अपारदर्शी ग्रेफाइट बनाम हार्ड, स्पार्कली डायमंड्स और क्यू-कार्बन कोई अपवाद नहीं है। जब कार्बन पिघलता है, उदाहरण के लिए, परमाणुओं के बीच के बंधन कम हो जाते हैं और फिर से लंबा होने का समय नहीं होता है क्योंकि सामग्री अचानक ठंडा हो जाती है। यह तैयार उत्पाद को सघन और हीरे की तुलना में सख्त बनाता है।

इससे भी अधिक रोमांचक बात यह है कि क्यू-कार्बन कमरे के तापमान पर चुंबकीय है-कुछ चुंबकीय कार्बन सामग्रियों में से एक जो कभी निर्मित होता है। और इसकी विशिष्ट परमाणु व्यवस्था के कारण, सामग्री कम मात्रा में प्रकाश का उत्सर्जन करती है। ये गुण भविष्य के इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए क्यू-कार्बन को बहुत मूल्यवान बना सकते हैं।

इसका अधिक तात्कालिक उपयोग, हालांकि, हीरा निर्माण का समर्थन है। नारनॉइडल्स, माइक्रोनेडल्स, नैनोडॉट्स और फिल्मों जैसे रूपों के झुंड में वैज्ञानिक जिन दरों पर पिघले हुए कार्बन को ठंडा करते हैं, वे इसे हीरे के क्रिस्टल को विकसित करने के लिए उपयोग कर सकते हैं।

प्रक्रिया सस्ती है, भाग में क्योंकि यह एक लेजर का उपयोग करता है जो पहले से ही लेजर नेत्र शल्य चिकित्सा के लिए लोकप्रिय है। इसके अलावा, विधि नैनोसेकंड के एक मामले में हीरे उगाती है।

नारायण कहते हैं, "हम लगभग 15 मिनट में एक कैरेट बना सकते हैं।"

नारायण के अनुसार, अभी हीरे छोटे हैं - सबसे बड़ा लगभग 70 माइक्रोन चौड़ा है, या मोटे तौर पर एक मानव बाल की चौड़ाई है। लेकिन उन्हें भरोसा है कि इस प्रक्रिया को बढ़ाया जा सकता है। इस बिंदु पर मणि के आकार की मुख्य सीमा लेजर है, वे कहते हैं, और व्यापक बीम बड़े हीरे बना सकते हैं।

फिशर कहती हैं, लेकिन बड़े मणि के उत्पादन के बजाय, विधि संभवतः छोटे स्पार्कलर के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आशाजनक है।

टिनी हीरे इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा और अपघर्षक सहित विभिन्न क्षेत्रों में उपयोगी हैं, भौतिक विज्ञानी केल बर्न बताते हैं, प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय में एक पोस्टडॉक्टरल फेलो भी हैं। "[हीरे] बनाने के लिए एक नया तरीका है - पूरी तरह से एक है कि पुराने तरीकों के बुनियादी ढांचे के बहुत से बचा जाता है - महान है, " बर्न कहते हैं।

टीम अब क्यू-कार्बन के पेचीदा गुणों को समझने पर ध्यान केंद्रित कर रही है, यहां तक ​​कि यह भी सुझाव देती है कि यह अन्य ग्रहों के चुंबकीय क्षेत्रों की व्याख्या करने में मदद कर सकती है जो सक्रिय डायनेमो के लिए प्रकट नहीं होते हैं।

लेकिन अभी बहुत कुछ सीखना बाकी है, इससे पहले कि हम उन तरह के सिद्धांतों को परखना शुरू कर सकें, बायरन कहते हैं: “यह वास्तव में एक दिलचस्प खोज है। [लेकिन] इससे क्या आता है - अब यह दिलचस्प हिस्सा है। "