Článek
Když se řekne diamant, většina lidí si představí šperk – třeba prsten nebo náušnice. Vědci ale teď ukázali, že diamant může vzniknout i z materiálu, který běžně známe jako plast.
Vzali tenkou PET fólii, použili extrémně silný laser a vytvořili z ní diamanty.
Ne velké diamanty do prstenu.
Nanodiamanty velké jen několik miliardtin metru.
Experiment probíhal v laserovém centru ELI Beamlines v Dolních Břežanech v České republice.
Z plastu se nestane diamant jen tak
Než si začneme představovat, jak doma pokládáme PET lahve pod laser, je potřeba říct jednu důležitou věc.
Tohle není nový způsob recyklace plastových lahví.
Vědci nepoužili klasickou láhev. Pracovali s velmi tenkou, přibližně 100 mikrometrů silnou PET fólií a vystavili ji extrémním podmínkám. Laser v materiálu vytvoří rázovou vlnu, která fólii na velmi krátkou dobu stlačí pod obrovským tlakem.
Tlak dosahoval přibližně 100 gigapascalů.
Pro představu: jde o tlak kolem milionu atmosfér. Kdybychom takový tlak převedli na plochu nehtu, působila by na něj síla odpovídající hmotnosti stovek tisíc slonů.
A právě tady začíná být obyčejný plast trochu méně obyčejný.
Proč zrovna PET?
PET, tedy polyethylentereftalát, obsahuje uhlík, vodík a kyslík.
A právě uhlík je pro vznik diamantu zásadní.
Za normálních podmínek je uhlík například součástí grafitu nebo různých organických sloučenin. Diamant má ale uhlíkové atomy uspořádané v úplně jiné struktuře.
Když tedy vědci vytvoří extrémní tlak a teplotu, mohou přinutit uhlík, aby se začal přeskupovat.
A za vhodných podmínek vzniknou drobné krystaly diamantu.
Je to podobný princip, jaký vědci zkoumají při simulaci podmínek uvnitř planet, jako jsou Uran nebo Neptun.
A právě tady se celý příběh začíná trochu podobat science fiction.
Diamanty jako uvnitř planety
Uran a Neptun mají hluboko uvnitř obrovské tlaky a vysoké teploty.
Vědci už dříve pomocí laserů simulovali podobné podmínky na Zemi a zjistili, že v materiálech obsahujících uhlík mohou vznikat diamanty.
PET se pro tyto experimenty hodí právě proto, že obsahuje uhlík, vodík a kyslík. Za extrémních podmínek může dojít k oddělení jednotlivých složek a uhlík pak může vytvořit diamantovou strukturu.
Takže zatímco někde hluboko uvnitř planety mohou za obrovského tlaku vznikat diamanty přirozeně, vědci se teď snaží podobný proces napodobit v laboratoři.
Diamanty jsou opravdu miniaturní
Mají průměr kolem tří nanometrů, což je přibližně tři miliardtiny metru.
Pro představu: lidský vlas má obvykle průměr kolem 50 až 100 mikrometrů. Do jeho šířky by se tedy vedly vedle sebe desítky tisíc takových nanodiamantů.
A při jediném laserovém pulzu jich podle vědců vzniká přibližně deset bilionů.
To zní jako obrovské množství.
Jenže protože jsou jednotlivé diamanty tak nepatrné, jejich celková hmotnost je pořád velmi malá.
Vědcům trvalo přibližně sto laserových pulzů, než získali několik set mikrogramů materiálu – dost na to, aby mohli nanodiamanty podrobně analyzovat.
Diamanty se pohybují rychlostí přes 10 kilometrů za sekundu
A tady je další část experimentu, která zní skoro neuvěřitelně.
Když rázová vlna projde PET fólií a dosáhne jejího opačného povrchu, nanodiamanty se z materiálu uvolní a vyletí ven.
Jejich rychlost může přesáhnout 10 kilometrů za sekundu.
Vědci proto museli vymyslet způsob, jak diamanty zachytit, aniž by se při nárazu zničily.
Použili k tomu speciální velmi měkký gel, ve kterém se miniaturní diamanty zachytily. Potom je z gelu oddělili, vyčistili a mohli je přímo analyzovat.
Proč vůbec vyrábět diamanty tak malé?
K čemu jsou diamanty, které ani nejsou vidět pouhým okem?
Nanodiamanty mají díky svým vlastnostem řadu možných využití. Vědci je zkoumají například pro medicínu, nové materiály, katalýzu nebo energetické technologie.
Takže nejde o to vyrobit z PET lahve nový zásnubní prsten.
Jde o něco úplně jiného.
O výrobu velmi malých částic s vlastnostmi, které mohou být užitečné v technologiích, kde by klasický velký diamant nedával smysl.
A co je na tom nové?
Vědci už několik let věděli, že při laserovém stlačení PET mohou diamanty vznikat.
Problém byl v něčem jiném.
Bylo potřeba zjistit, jestli tyto miniaturní diamanty přežijí celý proces a dostanou se z extrémních podmínek zpět do normálního prostředí.
Nový experiment ukázal, že ano.
Vědci dokázali nanodiamanty po laserovém stlačení zachytit, izolovat a přímo analyzovat při běžných podmínkách. Právě možnost jejich získání po skončení experimentu je důležitým krokem oproti dřívějším pokusům, při kterých bylo možné vznik diamantů pozorovat hlavně během samotného stlačení.
Znamená to nový způsob recyklace plastu?
Zatím rozhodně ne.
Současný experiment pracuje s extrémně výkonným laserem a velmi specifickými laboratorními podmínkami.
Vědci sice mluví o možnosti škálování této technologie, ale rozhodně to neznamená, že se z PET lahví začne v blízké době průmyslově vyrábět diamantový prášek.
Výzkum ale ukazuje zajímavou možnost: z materiálu, který dnes běžně považujeme za odpad, lze za velmi specifických podmínek vytvořit materiál s úplně jinou strukturou a vlastnostmi.
A vědci už přemýšlejí ještě dál.
Dalším cílem je vytvořit z plastu jinou formu uhlíku nazývanou BC8. Ta by měla být velmi tvrdá a podle výzkumníků zároveň méně křehká než diamant. První experimenty zaměřené na její vznik jsou plánované na listopad.
Takže možná jednou nebudeme na plast koukat jen jako na něco, čeho se potřebujeme zbavit.
Možná se na něj budeme dívat jako na surovinu, ze které se za správných podmínek dají vyrobit úplně nové materiály.
A přitom celý experiment začíná něčím, co máme doma skoro všichni.
Kouskem plastu.
A končí diamantem.
Jen opravdu hodně malým.
Zdroje
- Universität Rostock – Nanodiamanten per Laserschock: Neues Verfahren ermöglicht erstmals die Präzisionsfertigung ultrakleiner Diamanten
- Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf – Nanodiamonds by laser shock
- Heuser et al. – Recovery of ultrasmall nanodiamonds from plastics shock-compressed to pressures around 100 GPa, Diamond and Related Materials (2026)
- Heuser et al. – Release dynamics of nanodiamonds created by laser-driven shock-compression of polyethylene terephthalate, Scientific Reports (2024)
