Алмаз вважається одним із найцінніших і найміцніших матеріалів на планеті, проте його синтез завжди вимагав екстремальних умов високого тиску й температури або застосування складних хімічних процесів. Тепер команда хіміків здійснила те, що протягом двох десятиліть залишалося мрією, – вони вперше виростили алмази за допомогою електронного променя.
Вчені давно розробили різні методи виробництва штучних алмазів, але новий метод, запропонований дослідниками, включаючи команду з Токійського університету, пропонує дивовижні переваги. Підготувавши зразки певним чином перед опроміненням електронним променем, група виявила, що їхній процес не лише підтримує формування алмазів, але й захищає органічні матеріали від пошкоджень, які зазвичай завдають такі промені. Цей прорив може відкрити шлях до більш просунутих методів візуалізації та аналізу.
Новий метод заснований на прямій взаємодії електронів з вуглецевими структурами. Під дією променя атоми перебудовуються, утворюючи кристалічну решітку, характерну для алмазу. Це відкриття може радикально змінити підхід до синтезу надтвердих матеріалів, адже воно не потребує гігантських установок для імітації надр Землі.
Унікальність методу полягає в його контрольованості. Завдяки точному налаштуванню параметрів електронного променя вчені отримали можливість буквально «керувати» ростом алмазів на атомному рівні. Це означає, що у майбутньому можна буде створювати матеріали з заданими властивостями, які перевищуватимуть природні аналоги.
В результаті цього процесу було отримано бездефектні наноалмази кубічної кристалічної структури, що супроводжувалися виверженнями газоподібного водню діаметром до 10 нанометрів під дією тривалого опромінення. Зображення TEM з роздільною здатністю в часі проілюстрували перетворення утворених олігомерів адамантану на сферичні наноалмази, що зумовлене швидкістю розщеплення C–H. Команда також протестувала інші вуглеводні, які не утворювали наноалмази, що підкреслює придатність адамантану як попередника.
Розробка відкриває нові перспективи для електроніки, квантових технологій і медицини. Алмази вже сьогодні застосовуються у виготовленні надчутливих сенсорів, медичних скальпелів і навіть у квантових комп’ютерах. Якщо новий метод стане масштабованим і економічно ефективним, він здатен забезпечити стабільне джерело високоякісних алмазів для промисловості та науки.
Прорив у вирощуванні алмазів електронним променем демонструє, як поєднання хімії та передових технологій відкриває абсолютно нові горизонти у матеріалознавстві. Те, що ще недавно здавалося фантастикою, сьогодні стає реальністю, змінюючи наші уявлення про те, як можна створювати найміцніші матеріали у Всесвіті.