现代炼金术：斯坦福找到了快速，简单的方式来制作钻石 - “作弊热力学”

Diamond的物理性质使其成为医学，工业，量子计算技术和生物传感的有价值的材料。

具有适量的压力和令人惊讶的小的热量，在化石燃料中发现的物质可以转化为纯金刚石。

听起来像炼金术：拿一丛白色的灰尘，把它挤在菱形压力室中，然后用激光爆炸它。打开腔室并找到内部新的微观纯钻石。

斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的一项新研究揭示了如何仔细调整热量和压力，该配方可以从原油和天然气中发现的一种氢和碳分子产生钻石。

“这篇论文令人兴奋的是，这是一种欺骗钻石形成通常所需的热力学的方式，”本文发表于2020年2月21日，在期刊推广的情况下，斯坦福地质地质学家罗德尼·罗德尼·罗德尼

高级学习作者Yu Lin显示了一个，两个和三个笼子的菱形模型，可以转化为钻石的复杂，纯碳晶格 - 在右侧的较大，蓝色模型中 - 当受到极高的热量和压力时。

科学家拥有来自其他材料的钻石超过60年，但转化通常需要过多的能量，时间或添加催化剂 - 通常是金属 - 往往会降低最终产品的质量。“我们希望看到一个干净的系统，其中单个物质转化为纯钻石 - 没有催化剂，”这项研究的潜在作者，Sulgiye Park，Sulgiye Park，Sulgiye Park，Sulgiye Park，Stanford的地球，能源与环境科学学院（Stanford）地球）。

了解这种转变的机制对于超越珠宝的应用很重要。金刚石的物理性质 - 极端硬度，光学透明度，化学稳定性，高导热性 - 使其成为医学，工业，量子计算技术和生物传感的有价值材料。

“如果你可以做出少量这个纯钻石，那么你可以以受控的方式涂在特定应用的方法中，”STANFORD材料和能源科学研究院（SIMES）的员工科学家Yu Lin学习高级作者Yu Lin说国家加速器实验室。

自然食谱

天然钻石从地球表面下方数百英里的数百英里结晶，温度达到成千上万华氏度。大多数自然钻石迄今为止，在数百万年前的火山火山喷发上飙升，从地球的深层内部带有古代矿物质。

“这篇论文令人兴奋的是，它显示了一种欺骗钻石形成所需的热力学的方法。” - 罗德尼ewing.

因此，钻石可以深入了解地球内部存在的条件和材料。“钻石是用于从地球最深部分的船舶中造成样品的船只，”斯坦福矿物学发现毛泽东说，毛泽东省的毛泽东省的毛泽东地区的实验室持续了大部分研究的实验。

为了综合钻石，研究小组开始从充满石油的油轮改进三种类型的粉末。“这是一个小金额，”毛泽东说。“我们使用针头拿起一点点，以便在显微镜下得到我们的实验。”

一目了然，无味，略微粘的粉末类似于岩盐。但是，通过强大的显微镜凝视的眼睛凝视可以区分原子以与构成金刚石晶体的原子相同的空间图案。就好像被切碎的钻石格子被切入到一个由一个，两个或三个笼子组成的较小单元中。

与纯碳的金刚石不同，粉末称为表情 - 还含有氢。“从这些积木开始，”毛泽民说：“你可以更快，更容易地制作钻石，你也可以以更完整的，周到的方式了解这个过程，而不是你只是模仿了高压和高温钻石自然形成的地球的一部分。“

压力下的菱形曲线

研究人员将Diamondoid样品加载到称为金刚石砧座电池的李子尺寸的压力室中，该压力室压在两个抛光钻石之间的粉末。只需简单的手转动螺丝，设备可以在地球中心营造出的那种压力。

接下来，它们用激光加热样品，用电池检查结果，并耗尽计算机模型，以帮助解释转换如何展开。“我们试图回答的一个基本问题是笼子的结构或数量是否会影响菱形转变为钻石的方式，”林说。他们发现，三笼子的菱形叫做Triamantane，可以与令人惊讶的小能量重新组织钻石。

900 Kelvin - 大约1160华氏度，或红热熔熔岩的温度 - 和20只千兆卡斯卡，压力比地球大气层数十万倍，Triamantane的碳原子捕捉到对准，其氢气散发出来或掉落。

转变在秒的最长级分中展开。它也是直接的：原子不会通过另一种形式的碳，如石墨，在制作钻石的路上。

金刚石砧座内部的微小样品大小使得这种方法对于毛泽东省在实验室中生产的斯坦福队队的钻石的斑点比钻石的斑点多得多进行了不切实际的方法。“但现在我们更加了解要制作纯钻石的钥匙。”

参考：Sulgiye Park，Iwnetim I. Abate，Jin Liu，Chenxu Wang，Jeremy Ep Dahl，Robert Mk Carlson，Liuxiang Yang，Vitali B.Prakapenka，Eran Greenberg，Thomas P. Devereaux，Thomas P. Devereaux，陈锺罗德尼C. ewing，Wendy L. Mao和Yu Lin，21 21日2020年2月21日，科学推进.DOI：
10.1126 / sciadv.aay9405.

Wendy Mao是地质科学教授和光子科学。Rodney Ewing是核安保的Frank Stanton教授，是Freeman Spogli国际研究所和Precourt能源研究所的高级研究员。

斯坦福共同作者包括Iwnetim Abale，金刘，陈旭王，杰里米·达尔，罗伯特卡尔森，托马斯·德莱宗和春仔贾。Abate and Devereaux在SLAC国家加速器实验室和材料科学与工程系中隶属于SIMES。刘隶属于斯坦福地质科学系，中国北京高压科技高压科学技术先进研究中心。王先生与地质科学部隶属。Dahl，Carlson和Jia是隶属于SIMES的。

其他共同作者隶属于北京，中国和芝加哥大学先进辐射源的高压科技进步研究中心。

该研究由美国能源部资助。