นักวิทยาศาสตร์ได้ทำลายพลาสติกด้วยเลเซอร์และเปลี่ยนให้เป็นเพชรเม็ดเล็กๆ และน้ำรูปแบบใหม่

งานวิจัยใหม่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากยักษ์น้ำแข็งอย่างดาวเนปจูนและดาวยูเรนัส แสดงให้เห็นว่าเลเซอร์สามารถเปลี่ยนพลาสติกทั่วไปให้กลายเป็นเพชรขนาดเล็กได้

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำลายพลาสติกราคาถูกและแปลงเป็น “นาโนไดมอนด์” ขนาดเล็กโดยใช้เลเซอร์ที่มีพลังพิเศษ และในการทำเช่นนี้ได้ยืนยันการมีอยู่ของน้ำชนิดใหม่ที่แปลกใหม่ .

การค้นพบนี้อาจเปิดเผยการมีอยู่ของฝนเพชรบนดาวยักษ์น้ำแข็งในระบบสุริยะ ของเรา และอธิบายว่าทำไมโลกที่เยือกเย็นเหล่านี้จึงมีสนามแม่เหล็กที่แปลกประหลาดเช่นนี้ เทคนิคการยิงด้วยเลเซอร์อาจนำไปสู่การใช้งานทางโลกมากขึ้น

นาโนไดมอนด์เป็นเพชรที่วัดได้เพียงไม่กี่นาโนเมตรหรือหนึ่งในพันล้านของเมตร Dominik Kraus ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษาและนักฟิสิกส์จาก Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ในเยอรมนี มีทั้งที่มีอยู่แล้วและนำไปใช้ได้ เช่น เปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซอื่นและส่งยาเข้าสู่ร่างกาย 

Kraus กล่าวว่า “Nanodiamonds สามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ควอนตัมที่มีขนาดเล็กและแม่นยำมากสำหรับอุณหภูมิและสนามแม่เหล็กซึ่งอาจส่งผลให้มีการใช้งานมากมาย

การทดลองที่มีความหมายเจ๋ง ๆ สำหรับดาวเคราะห์ยักษ์น้ำแข็ง

เป็นเวลาหลายปีที่นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์สงสัยว่าเพชรก่อตัว ขึ้นภายในภายในที่เย็นเยือกของยักษ์น้ำแข็ง เช่นดาวเนปจูนและดาวยูเรนัส

หากเพชรเหล่านี้ก่อตัวขึ้น มันก็จะ “ฝนตก” ผ่านภายในของโลกที่เยือกแข็งเหล่านี้

เพื่อดูว่ากระบวนการนี้เป็นไปได้หรือไม่ นักวิจัยได้นำแผ่นพลาสติกโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) ซึ่งเป็นชนิดที่พบในขวดพลาสติก และใช้เลเซอร์ออปติคัลกำลังสูงที่พบในเครื่องมือ Matter in Extreme Conditions ในห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLAC Linac Coherent Light Source ให้ความร้อนแก่พลาสติกประมาณ 10,000 องศาฟาเรนไฮต์ (6,000 องศาเซลเซียส)

สิ่งนี้สร้างแรงกดดันมากกว่าชั้นบรรยากาศของโลกหลายล้านเท่าในเวลาเพียงหนึ่งพันล้านวินาที แรงกดที่ทำลายกระดูกนี้ทำให้พลาสติกตกใจ ทำให้อะตอมของคาร์บอนในพลาสติกปรับโครงสร้างใหม่เป็นโครงสร้างผลึก โดยไฮโดรเจนและออกซิเจนจะลอยผ่านตาข่ายนี้ 

“การใช้ เลเซอร์ เอ็กซ์เรย์ อันทรงพลัง เราสามารถมองเข้าไปในตัวอย่างและสร้างภาพยนตร์ของปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นที่นั่นได้” เคราส์กล่าว “เราเห็นการก่อตัวของนาโนไดมอนด์ที่มีประสิทธิภาพมากภายในพลาสติกบีบอัดภายในช่วงเวลาของการทดลองของเรา – เพียงไม่กี่นาโนวินาที”

การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่าการก่อตัวของเพชรประเภทนี้อาจพบได้บ่อยกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยเชื่อก่อนหน้านี้ และเพิ่มโอกาสที่ยักษ์น้ำแข็งอาจมีชั้นหนาของเพชรรอบแกนแข็งของพวกมัน 

การทดลองยังชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่าที่อุณหภูมิและความดันสูงที่พบในภายในของโลกที่เย็นยะเยือกนั้น สภาวะของน้ำที่แปลกใหม่ ที่เรียกว่า  น้ำแข็งน้ำ superionicได้ปรากฏขึ้น

น้ำรูปแบบแปลก ๆ นี้ทำให้โปรตอนเคลื่อนที่ผ่านโครงข่ายอะตอม ของออกซิเจน ได้ หากมีน้ำเหนือไอออนบนดาวยักษ์น้ำแข็ง เช่น ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน การเคลื่อนที่ของโปรตอนผ่านสสารประเภทแปลกนี้อาจช่วยสร้างสนามแม่เหล็กประหลาดที่สังเกตพบบนดาวเคราะห์เหล่านั้น Kraus กล่าว

การคำนวณในอดีตชี้ว่า อะตอมของ คาร์บอนที่พบในส่วนภายในของดาวเคราะห์จะทำให้น้ำเหนือไอออนใดๆ ก่อตัวขึ้นที่นั่นไม่เสถียรอย่างยิ่ง 

แต่ “การทดลองของเราตอนนี้แสดงให้เห็นว่าคาร์บอนและน้ำกำลังแยกตัวออกจากกัน [การแยกสารในส่วนผสมโดยไม่ได้ตั้งใจ] ผ่านการก่อตัวของเพชร” Kraus กล่าว “ดังนั้น น้ำที่แยกออกมาจึงสามารถปรากฏอยู่ภายในดาวเคราะห์ได้ ซึ่งทำให้การก่อตัวของน้ำเหนือไอออนมีแนวโน้มมากขึ้น”

และในไม่ช้าอาจเป็นไปได้ที่ยานอวกาศจะไปเยี่ยมเพื่อนบ้านที่เป็นน้ำแข็งของเราเพื่อดูว่ามีฝนเพชรและน้ำที่แปลกใหม่หรือไม่

“หวังว่าภายในทศวรรษหน้า ยานสำรวจอวกาศของ NASA ใหม่จะถูกปล่อยไปยังดาวยูเรนัส ซึ่งเพิ่งกำหนดเป็นลำดับความสำคัญสูงสุดจากการสำรวจในทศวรรษนี้” Kraus กล่าว

ผลการวิจัยยังสามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้มากขึ้น ตอนนี้ ผู้คนสร้างนาโนไดมอนด์โดยจุดชนวนคาร์บอนหรือระเบิดเพชรขนาดใหญ่ให้เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยด้วยวัตถุระเบิด ทำให้เกิดเพชรขนาดต่างๆ วิธีการใหม่นี้จะเป็นวิธีที่สะอาดกว่าในการทำเพชรที่มีขนาดเฉพาะ Kraus กล่าว

งานวิจัยของทีมเผยแพร่เมื่อวัน ที่ 2 กันยายนในวารสารScience Advances(เปิดในแท็บใหม่)

เผยแพร่ครั้งแรกบน Live Science

หน้าแรก