Ученые взорвали пластик лазерами и превратили его в крошечные алмазы и новый тип воды

Новое исследование, вдохновленное ледяными гигантами, такими как Нептун и Уран, показывает, что лазеры могут превращать обычный пластик в крошечные алмазы.

Используя сверхмощные лазеры, ученые взорвали дешевый пластик и превратили его в крошечные «наноалмазы» — и тем самым подтвердили существование экзотического нового типа воды. .

Полученные результаты потенциально могут раскрыть существование алмазного дождя на ледяных гигантах в нашей солнечной системе и объяснить, почему эти холодные миры имеют такие странные магнитные поля. Техника лазерной струйной обработки также может привести к более широкому использованию на Земле.

Наноалмазы — это алмазы размером всего несколько нанометров или миллиардных долей метра. У них есть как существующие, так и потенциальные применения, такие как превращение углекислого газа в другие газы и доставка лекарств в организм, рассказал Live Science соавтор исследования Доминик Краус, физик из Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf в Германии.

«Наноалмазы также можно использовать в качестве сверхмалых и очень точных квантовых датчиков температуры и магнитных полей, что может привести к множеству применений», — сказал Краус.

По его словам, этот метод также может снизить загрязнение пластиком, создав финансовый стимул для очистки и переработки пластика в океане.

В течение многих лет планетологи подозревали, что алмазы образуются в холодных недрах ледяных гигантов, таких как Нептун и Уран.

Если эти алмазы действительно сформируются, они «дождем» пройдут через недра этих замороженных миров.

Чтобы проверить, возможен ли этот процесс, исследователи взяли лист полиэтилентерефталатного (ПЭТ) пластика — того типа, который можно найти в пластиковых бутылках — и использовали мощный оптический лазер, найденный в приборе «Материя в экстремальных условиях» в Национальной ускорительной лаборатории SLAC. Источник когерентного света Linac для нагрева пластика примерно до 10 000 градусов по Фаренгейту (6 000 градусов по Цельсию).

Это создало давление в миллионы раз большее, чем в атмосфере Земли, всего на миллиардные доли секунды. Это сокрушающее кости давление сотрясло пластик, заставив атомы углерода в пластике перестроиться в кристаллическую структуру, а водород и кислород дрейфовали через эту решетку.

«Используя мощный рентгеновский лазер, мы могли бы заглянуть внутрь образца и снять фильмы о происходящих там химических реакциях», — сказал Краус. «Мы наблюдали очень эффективное образование наноалмазов внутри сжатого пластика за время наших экспериментов — всего за несколько наносекунд».

Новое исследование показывает, что этот тип алмазных образований может быть более распространенным, чем считали ученые ранее, что повышает вероятность того, что ледяные гиганты могут иметь толстые слои алмазов вокруг своих твердых ядер.

Эксперимент также убедительно свидетельствует о том, что при высоких температурах и давлениях, наблюдаемых внутри таких ледяных миров, возникает экзотическое состояние воды, называемое суперионным водяным льдом.

Эта странная форма воды позволяет протонам перемещаться через решетку атомов кислорода. Если такая суперионная вода существует на ледяных гигантах, таких как Уран и Нептун, движение протонов через этот экзотический тип материи может помочь генерировать своеобразные магнитные поля, наблюдаемые на этих планетах, сказал Краус.

Предыдущие расчеты показали, что атомы углерода, вероятно, обнаруженные в недрах планет, сделают любую суперионную воду, которая там образуется, крайне нестабильной.

Но «наши эксперименты теперь показывают, что углерод и вода расслаиваются [непреднамеренное разделение веществ в смеси] посредством образования алмазов», — сказал Краус. «Таким образом, внутри планет может присутствовать изолированная вода, что делает более вероятным образование суперионной воды».

— Алмазный дождь на Уране и Нептуне кажется вероятным

— Внутри Нептуна происходит что-то странное.

—Ученые превращают пластиковые отходы в ванильный ароматизатор

И вскоре, возможно, космический корабль сможет посетить наших ледяных соседей, чтобы увидеть, действительно ли там существуют алмазный дождь и экзотическая вода.