Diamenty potrzebują elektryczności aby skrystalizować się w głębi Ziemi

Nowe badanie wykazało, że zanim diamenty zaczną rosnąć głęboko pod ziemią w płaszczu Ziemi, potrzebują niewielkiego uderzenia pola elektrycznego.

W eksperymentach laboratoryjnych naukowcy naśladować warunki w płaszczu – warstwie tuż pod ziemską skorupą – i okazało się, że diamenty zaczynają się tworzyć tylko pod wpływem pola elektrycznego, – nawet słabego o wartości około 1 wolta –  według badania, które zostało opublikowane online 20 stycznia w czasopiśmie Science Advances.

„Nasze wyniki jasno pokazują, że pola elektryczne należy traktować jako ważny dodatkowy czynnik wpływający na krystalizację diamentów” – powiedział główny badacz Jurij Palianow, specjalista od diamentów z V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, and at Novosibirsk State University, napisał w oświadczeniu.

Diamenty składają się z atomów węgla ułożonych w określonej strukturze krystalicznej. Tworzą się ponad 90 mil (150 kilometrów) pod powierzchnią Ziemi, gdzie ciśnienie osiąga kilka gigapaskali, a temperatura może wzrosnąć do 2732 stopni Fahrenheita (1500 stopni Celsjusza). Ale wiele czynników stojących za „narodzinami” tego klejnotu – cenionego za swoje piękno i ekstremalną twardość – pozostaje tajemnicą; Dlatego zespół rosyjskich i niemieckich naukowców przyjrzał się w szczególności jednemu czynnikowi: podziemnym polom elektrycznym.

Naukowcy zebrali składniki wyjściowe potrzebne do wytworzenia diamentów – pyły węglanowe i węglanowo-krzemianowe, które są podobne do bogatych w węglany stopów występujących w płaszczu. Umieścili te pyły w sztucznym płaszczu w swoim laboratorium i poddali je ciśnieniu do 7,5 gigapaskala i temperaturom do 2912 F (1600 C) oraz polom elektrycznym zasilanym elektrodami w zakresie od 0,4 do 1 wolta. Po różnych okresach trwających do 40 godzin diamenty (i ich bardziej miękki kuzyn węglowy, grafit) utworzyły się, ale tylko wtedy, gdy naukowcy ustawili pole elektryczne o wartości około 1 wolta – czyli słabszego niż większość baterii domowych.

Ponadto diamenty i grafit tworzyły się tylko na katodzie, czyli w ujemnej części pola elektrycznego. To miejsce dostarcza elektronów do przyspieszenia procesu chemicznego – głównie po to, aby pewne związki węgla i tlenu w węglanach mogły przejść szereg reakcji, aby przekształcić się w dwutlenek węgla i ostatecznie w atomy węgla, które mogą tworzyć diament.

Diamenty syntetyczne były małe, o średnicy nie większej niż 0,007 cala (200 mikrometrów, czyli jedna piąta milimetra), ale były zaskakująco podobne do diamentów naturalnych – oba miały ośmiościenny kształt i niewielkie ilości innych pierwiastków i związków, w tym relatywnie wysoka zawartość azotu i wtrącenia krzemianowo-węglanowe, znane również jako diamentowe „znamiona” lub niedoskonałości, stwierdzili naukowcy.

Eksperymenty te sugerują, że lokalne pola elektryczne odgrywają kluczową rolę w tworzeniu się diamentów w płaszczu Ziemi – stwierdzili naukowcy. To lokalne napięcie jest prawdopodobnie wytwarzane przez stopione skały i płyny w płaszczu, które mają wysokie przewodnictwo elektryczne, ale nie jest jasne, jak silne są te pola elektryczne, donosi Chemistry World .

„Nasze podejście jest interesujące dla rozwoju nowych metod produkcji diamentów i innych materiałów węglowych o specjalnych właściwościach” – napisał Palyanov w innym oświadczeniu .

Źródła: Laura Geggel

Diamond formation in an electric field under deep Earth conditions

Diamonds need Voltage

Electric fields deep in Earth’s mantle helps diamond crystallise

Ученые определили роль электрического поля при образовании алмазов в мантии Земли

Zdjęcia: Mina De La O via Getty Images

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x