Tạo ra kim cương từ nhựa phế thải, tại sao không?

Nguồn kim cương trên sao Hải Vương và sao Thiên Vương là vô tận nhưng quá xa xôi để con người có thể khai thác. Tại Trái đất, các nhà khoa học đã tìm cách tạo ra điều kiện lý tưởng tương tự các hành tinh trên để tạo ra kim cương từ nhựa PET.

Nhựa PET là vật liệu phổ biến sử dụng chế tạo các chai nhựa - Ảnh chụp màn hình

Khoa học đã chứng minh dưới áp suất cực lớn và nhiệt độ cực kỳ cao bên dưới bề mặt các hành tinh, các hydrocacbon được tạo thành kim cương, một khối tinh thể mà ai cũng muốn được sở hữu.

Nhưng trên sao Hải Vương và sao Thiên Vương cách Trái đất hàng tỉ kilômet, quá trình tạo ra kim cương của vũ trụ có đôi chút khác biệt so với những gì mà chúng ta biết. Từ những năm 1970, các nhà khoa học tin rằng ở hai hành tinh trên đã xuất hiện những cơn mưa kim cương theo đúng nghĩa đen.

Vào năm 2017, các nhà nghiên cứu ở Đức và California (Mỹ) đã tìm ra cách để tái tạo lại điều kiện lý tưởng trên sao Hải Vương và sao Thiên Vương.

Họ tinh chế ra được những viên kim cương nhỏ xíu gọi là kim cương nano trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng polystyrene (hay còn gọi là Styrofoam). Năm năm sau họ thử lại lần nữa, thí nghiệm lần này sử dụng hợp chất polyethylene terephthalate (PET) chất lượng.

Nghiên cứu được công bố cuối tuần trước trên tạp chí Science Advances được kỳ vọng sẽ mở ra một hướng mới trong việc tạo ra những viên kim cương nano tái chế từ nhựa phế thải.

Câu hỏi được đặt ra ở đây là tại sao có rất nhiều chất liệu nhựa khác nhau trên thế giới, mà các nhà khoa học lại chọn tạo ra kim cương từ hộp đựng thức ăn hay chai nước?

Ông Dominik Kraus - nhà khoa học tại phòng thí nghiệm nghiên cứu Đức Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf và là tác giả chính của nghiên cứu, đã đưa ra câu trả lời qua email rằng có lý do chính đáng cho việc này.

Ông Kraus và các đồng nghiệp chế tạo kim cương nano bằng polystyrene (hợp chất có chứa các nguyên tố carbon và hydro như những gì được tìm thấy trên sao Hải Vương và sao Thiên Vương). Họ bắn phá vào vật liệu bằng cách sử dụng nguồn sáng kết hợp Linac - một tia laser có công suất cao tại Phòng thí nghiệm gia tốc quốc gia SLAC ở California (Mỹ).

Quá trình này nhanh chóng làm nóng polystyrene lên 5.000 độ K (hơn 1.000 độ C) và nén nó xuống 150 gigapascal, giả lập các điều kiện tự nhiên trong lõi của các hành tinh băng giá.

Trong khi các nhà nghiên cứu tạo ra tia sáng cực nhỏ từ các tia laser, họ nhận ra rằng một thành phần hóa học quan trọng bị thiếu: oxy. Vì vậy, họ chuyển sang sử dụng PET, loại vật liệu không chỉ thông dụng hơn polystyrene mà còn có sự cân bằng tốt giữa carbon, hydro và oxy.

"Hóa học trong trường hợp này rất phức tạp và việc giả lập các điều kiện tự nhiên cũng cực kỳ khó khăn. Bất cứ điều gì có thể xảy ra là một cụm từ điển hình khi thảo luận với các nhà nghiên cứu lý thuyết - ông Kraus giải thích - Đã có một số dự đoán cho thấy sự hiện diện của oxy giúp cacbon tách khỏi hydro và hình thành kim cương, nhưng cũng có ý kiến ngược lại".

Nghiên cứu không chỉ dừng lại ở việc tạo ra các viên kim cương lấp lánh từ nhựa phế thải. Các nhà nghiên cứu đang muốn tìm hiểu rõ hơn điều kiện môi trường khắc nghiệt trên các hành tinh để hiểu cách thức tạo ra những trận mưa kim cương theo đúng nghĩa đen.