한국 과학자, 초고속 다이아몬드 생산 방법 개발

2023-24년 예산에서 Nirmala Sitharaman 재무장관은 인도의 다이아몬드 제조를 활성화하기 위해 합성 다이아몬드 ‘종자’에 대한 관세 인하를 발표했습니다. 정부는 또한 LGD 연구를 위해 인도 실험실 재배 다이아몬드 센터(InCent-LGD)를 설립하기 위해 IIT Madras에 Rs 242 crore의 보조금을 제공했습니다.

다이아몬드를 성장시키는 것은 시간이 많이 걸리는 과정입니다. 1955년 General Electric이 발견한 전통적인 “고압, 고온” 방법을 통해 다이아몬드를 성장시키는 데 약 12일이 소요되며, 오늘날 거의 모든 합성 다이아몬드가 생산됩니다.

다이아몬드는 특정한 방식으로 배열된 탄소 원자일 뿐입니다. HPHT 공법은 1300~1600도에서 약 5GPa(대기압의 5만배) 고압으로 액체금속에 탄소를 용해시키는 방식이다.^에스씨. 용융된 금속은 용해된 탄소의 용매 역할을 합니다. 탄소 원자는 다이아몬드 종자 결정을 향해 이동하여 그 위에 침전되며 격자 구조가 성장하게 됩니다. 며칠 지나면 다이아몬드가 됩니다. 이런 방식으로 생산된 다이아몬드는 그다지 클 수 없습니다.

더 쉽고, 더 빠르고, 더 큰 다이아몬드를 생산할 수 있는 방법이 있을까요? 그렇습니다. 한국 과학자 그룹은 말합니다.

최근에 발표된 논문에서 자연그들은 어떻게 1025도의 온도에서 단 15분 만에 다이아몬드를 성장시켰는지 설명합니다.^에스C- 종자 입자가 없습니다. 중요한 것은 이것이 주변 압력에서 이루어졌다는 것입니다.

그들은 어떻게 했나요?

울산과학기술원 소속 과학자 15명(인도 바부람 포함)이 흑연 도가니에 갈륨, 철, 니켈, 실리콘을 넣어 혼합물을 만들었다. 그런 다음 그들은 1175에서 메탄을 펌핑했습니다.^에스씨. 액체 금속이 굳어진 바닥에는 다이아몬드가 형성됐고, “눈에 무지개색이 나타났다”. 그런 다음 그들은 다른 메탄을 사용했습니다. ¹³장₄ – 탄소 원자는 탄소의 동위원소이기 때문에 다이아몬드가 더 순수하다는 사실을 발견했습니다. 연구진은 라만 분광법, 투과전자현미경, X선 회절법을 이용해 결정이 다이아몬드라는 것을 증명했다.

그들은 다이아몬드가 중앙에서 형성되고 자라는 것을 발견했으며, 거기에 “온도 구배”(약간 낮은 온도)가 있다고 믿습니다. 탄소 원자는 제자리로 돌진하여 서로 쌓여서 우리가 다이아몬드라고 알고 있는 구조를 형성했습니다. 그들은 다양한 기간에 걸쳐 많은 여행을 했습니다. 그들은 다이아몬드가 10~15분 사이에 형성되기 시작한다는 사실을 발견했습니다(HPTP 방법의 경우 12일이 소요됩니다!). 다이아몬드는 시간이 지남에 따라 계속 성장하지만 약 150분이 지나면 성장이 멈춥니다.

이 방법은 선구적인 발견이다. 주변 압력에서 이 작업을 수행하는 것이 중요합니다. 완벽하지는 않을 수도 있지만 다이아몬드를 만드는 새로운 방법을 제시합니다. 한국 과학자들은 더 나은 결과를 얻기 위해 다른 금속 혼합물을 사용하는 등 시스템을 수정할 가능성을 제안합니다.

“이러한 유형의 접근 방식을 사용하여 다이아몬드 성장을 탐구하는 전망은 유망해 보입니다.”라고 그들은 논문에서 말합니다.