Cara Cepat dan Mudah Membuat Berlian

Sebuah studi baru dari Stanford University dan SLAC National Accelerator Laboratory mengungkap bagaimana pengaturan panas dan tekanan yang dilakukan secara tepat dengan penuh kehati-hatian dapat menghasilkan berlian dari jenis molekul hidrogen dan karbon yang ditemukan dalam minyak mentah serta gas alam.

"Apa yang menarik dari makalah ini adalah temuan ini menunjukkan cara manipulasi termodinamika dari apa yang biasanya diperlukan untuk pembentukan berlian," kata ahli geologi Stanford, Rodney Ewing. Ewing merupakan rekan Sulgiye Park, peneliti pascadoktoral di Sekolah Ilmu Bumi, Energi & Lingkungan, Stanford. Park menerbitkan makalahnya pada jurnal Science Advances 21 Februari lalu.

Para ilmuwan telah mensintesis berlian dari bahan lain selama lebih dari 60 tahun, tetapi transformasi biasanya membutuhkan jumlah energi, waktu atau penambahan katalis yang tak terkira - sering kali logam yang cenderung mengurangi kualitas produk akhir. "Kami hanya ingin melihat sistem yang bersih, di mana satu zat berubah menjadi berlian murni, tanpa katalis," kata Park.

Memahami mekanisme untuk transformasi ini akan menjadi penting untuk aplikasi di luar perhiasan. Sifat fisik Diamond - kekerasan ekstrim, transparansi optik, stabilitas kimia, konduktivitas termal yang tinggi - menjadikannya diamond bahan yang berharga untuk bidang kedokteran, industri, teknologi komputasi kuantum, dan penginderaan biologis.

"Jika Anda dapat membuat jumlah kecil dari berlian murni ini, maka Anda dapat mengonsumsinya dengan cara yang terkendali untuk aplikasi tertentu," kata Yu Lin, seorang staf peneliti di Stanford Institute for Material and Energy Sciences (SIMES).

Resep Alami

Berlian alami mengkristal dari karbon ratusan mil di bawah permukaan bumi, di mana suhunya mencapai ribuan derajat Fahrenheit. Kebanyakan berlian alami yang digali sampai saat ini meroket ke atas dalam letusan gunung berapi jutaan tahun yang lalu, membawa mineral kuno dari bagian dalam bumi. Akibatnya, berlian dapat memberikan pengetahuan tentang kondisi dan bahan yang ada di interior planet.

"Berlian adalah kapal untuk membawa kembali sampel dari bagian terdalam Bumi," kata fisikawan mineral Stanford, Wendy Mao, yang memimpin laboratorium tempat Park melakukan sebagian besar eksperimen penelitiannya. Untuk mensintesis berlian, tim peneliti mulai dengan tiga jenis bubuk yang disuling dari tanker penuh minyak bumi. "Jumlahnya kecil," kata Mao.

"Kami menggunakan jarum untuk mengambil sedikit saja di mikroskop percobaan kami," tambah Mao. Sepintas, bubuk yang tidak berbau dan agak lengket menyerupai garam batu. Tetapi mata yang terlatih mengintip melalui mikroskop yang kuat dapat membedakan atom yang tersusun dalam pola spasial yang sama dengan atom yang membentuk kristal berlian. Seolah-olah kisi berlian yang rumit telah dipotong-potong menjadi unit yang lebih kecil yang terdiri dari satu, dua atau tiga kandang.

Proses Transformasi

Tidak seperti intan yang merupakan karbon murni, serbuk - yang dikenal sebagai intanoid - juga mengandung hidrogen. "Dimulai dengan blok bangunan ini. Anda dapat membuat berlian lebih cepat dan mudah, dan Anda juga dapat belajar tentang prosesnya dengan cara yang lebih lengkap dan bijaksana daripada jika Anda hanya meniru tekanan tinggi dan suhu tinggi yang ditemukan di bagian dari Bumi tempat berlian terbentuk secara alami," kata Mao.

Para peneliti memasukkan sampel-sampel berlianoid ke dalam ruang bertekanan seukuran plum, yang menekan bubuk di antara dua berlian yang dipoles. Hanya dengan satu putaran tangan, sekrup perangkat dapat menciptakan jenis tekanan yang mungkin Anda temukan di pusat Bumi.

Selanjutnya, mereka memanaskan sampel dengan laser, memeriksa hasilnya dengan tes baterai, dan mengunakan model komputer untuk membantu menjelaskan bagaimana transformasi telah terjadi. Mereka menemukan bahwa triamantane (kategori lower diamondoids), dapat mengatur ulang dirinya menjadi berlian dengan energi yang sangat sedikit.

Pada suhu 900 Kelvin, atau kirakira 1.160 derajat Fahrenheit, atau suhu lava merah-panas - dan 20 gigapascal, tekanan ini ratusan ribu kali lebih besar dari atmosfer Bumi, atom karbon triamantane berubah menjadi sejajar dan hidrogennya bercerai-berai atau jatuh sangat jauh.

"Ukuran sampel yang kecil membuat pendekatan ini tidak praktis untuk mensintesis lebih banyak daripada bintik-bintik berlian yang diproduksi tim Stanford di laboratorium," kata Mao. "Tapi sekarang kita tahu sedikit tentang kunci membuat berlian murni," tambah Mao.

nik/dariberbagaisumber/S-2