Физики HZDR и Ростока получили лазером из плёнки PET наноалмазы по 3 нм на установке ELI Beamlines

Физики из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) и Ростокского университета описали лабораторный эксперимент, в котором один лазерный выстрел по пластиковой плёнке даёт около 10 триллионов наноалмазов, сообщает science-et-vie.com. Работа выполнена на ELI Beamlines, лазерной установке к югу от Праги в Чехии, и описана в августе 2026 года. Впервые команде удалось собрать кристаллы неповреждёнными. science-et-vie.comscience-et-vie.comscience-et-vie.comОткрыть источник ↗ Размер каждого кристалла около 3 нанометров.

Как лазер превращает PET в алмаз

Мишенью служит лента PET толщиной 100 микрометров, из этого полимера делают бутылки для воды. Лазер стреляет три раза в минуту, после каждого импульса лента сдвигается. Каждый выстрел запускает ударную волну, которая сжимает пластик почти до 100 гигапаскалей, примерно в миллион раз выше атмосферного давления. За несколько наносекунд углерод перестраивается в алмазную структуру.

Сразу после образования наноалмазы вылетают со скоростью более десяти километров в секунду. При такой скорости они разрушились бы о твёрдую поверхность. Команда поместила за плёнкой водорастворимый гель, достаточно мягкий, чтобы погасить удар. После растворения геля в воде частицы освобождаются целыми.

Предыдущие измерения команды показывают, что при выстреле более половины атомов углерода пластика превращается в алмаз.

Размер и сравнение с промышленным способом

Под электронным микроскопом кристаллы в среднем имеют размер 3,23 нанометра, в каждом около 3000 атомов углерода. Среди 98 измеренных кристаллов разброс по размеру остаётся менее одного нанометра. science-et-vie.comscience-et-vie.comscience-et-vie.comОткрыть источник ↗

Сегодня промышленность получает наноалмазы детонацией взрывчатых веществ. По данным исследования, опубликованного в Diamond and Related Materials, такие частицы имеют размер около 5 нанометров, часто содержат следы металлов, и перед использованием их очищают кипящей кислотой.

Авторы полагают, что в кристаллическую решётку во время сжатия можно вводить другие атомы и подбирать свойства под задачу; взрывной метод такой настройки не даёт. Наноалмазы уже применяют для полировки и абразивной обработки. Более мелкие частицы ускоряли бы химические реакции благодаря пропорционально большей поверхности. В HZDR также рассматривают их как контрастные агенты для МРТ и квантовые датчики, способные регистрировать очень слабые магнитные поля.

Трёх выстрелов в минуту недостаточно для практического производства. Команда рассматривает лазер с десятью выстрелами в секунду и ванну с водой, которая непрерывно собирала бы частицы. Эксперимент, намеченный на ноябрь 2026 года, нацелен на другой материал, BC8: эту форму углерода пока только рассчитывали, она была бы плотнее алмаза и менее хрупкой. science-et-vie.comscience-et-vie.comscience-et-vie.comОткрыть источник ↗