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用PET塑料生產(chǎn)納米鉆石為一種新的回收形式鋪平了道路，甚至對下鉆石雨的系外行星產(chǎn)生了影響。

在距離地球超過10億英里（約16億公里）的地方，在海王星和天王星上鉆石是永恒的。這不是文學(xué)描述，而是一個合理的科學(xué)結(jié)論：我們知道，在行星表面以下數(shù)英里的極端壓力和高溫下，碳氫化合物被猛烈地撞成水晶閃閃發(fā)光。但在遙遠的海王星和天王星上，宇宙的鉆石制造過程就有點奇特。自20世紀(jì)70年代以來，科學(xué)家認(rèn)為鉆石實際上可能會向大部分泥濘的行星的巖石內(nèi)部傾瀉而下——如果你愿意的話，就會下鉆石雨。

2017年，德國和加利福尼亞州的研究人員找到了一種復(fù)制這些行星條件的方法，在實驗室使用聚苯乙烯（又名聚苯乙烯泡沫）制造了被稱為納米鉆石的微小鉆石。根據(jù)發(fā)表在《科學(xué)進步》上的一項研究，五年后，他們又回到了那里，這次使用了一些好的ol'聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。這項研究不僅對我們空間的理解產(chǎn)生了影響，而且為從廢塑料中創(chuàng)造納米鉆石鋪平了道路，納米鉆石用于各種環(huán)境。

那么，我們到底為什么要用食品容器和水瓶等塑料制造鉆石呢？德國研究實驗室Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf的科學(xué)家、該研究的主要作者Dominik Kraus在一封電子郵件中表示，這是有充分理由的。

當(dāng)克勞斯和他的同事第一次嘗試用聚苯乙烯（聚苯乙烯含有與海王星和天王星相同的碳和氫元素）制造納米鉆石時，他們用加利福尼亞州SLAC國家加速實驗室的高功率X射線激光器Linac相干光源轟炸了材料。這個過程迅速將聚苯乙烯加熱到5000開爾文（約8540華氏度），并由150千兆帕斯卡壓縮，類似于在冰行星內(nèi)部約6000英里處發(fā)現(xiàn)的條件。

雖然研究人員能夠通過激光的兩次快速擊中使微鏡閃閃發(fā)光，但他們后來意識到缺少一種重要的化學(xué)成分：氧氣。因此，他們轉(zhuǎn)向了PET，它不僅具有碳和氫氣的良好平衡，而且具有氧的平衡，使其比聚苯乙烯更接近冰巨星的化學(xué)代理。

“在這些條件下，化學(xué)反應(yīng)非常復(fù)雜，建模極其困難。在與理論家討論此類場景時，“任何事情都可能發(fā)生”。“事實上，有一些預(yù)測表明，氧氣的存在有助于[碳與氫分離]和金剛石的形成，但也認(rèn)為它可能反過來?！?/p>

為了將理論踏板放在金屬上，克勞斯和他的同事們拿了一塊PET，進行了相同的2017年實驗運動，但也包括了一種叫做小角度X射線衍射的東西，看看鉆石生長的速度和大小。

Kraus表示：“他們發(fā)現(xiàn)，氧氣的存在可以增強鉆石的形成，而不是阻止它，這使得這些行星內(nèi)部的‘鉆石雨’更有可能發(fā)生。”“他們還看到，鉆石在壓力更高時會變大，實驗時間會隨著時間的增長而變大。”

他們還能夠從一張X射線中擠出許多小鉆石，約為數(shù)十億顆晶體（總重量為幾微克）。但克勞斯表示：這還不夠，至少現(xiàn)在，用于金剛石量子傳感器（用于檢測磁流）或化學(xué)催化劑，這些催化劑至少需要幾毫克。然而，它最終可以擴大規(guī)模，以滿足這些目的，并成為更豪華的塑料回收方式的第一步。

如果形成過程的工業(yè)擴展確實像上所述的那樣有效，并且某些過程需要納米鉆石的大量定量，例如有助于減少全球變暖的光誘導(dǎo)二氧化碳還原反應(yīng)的催化，這確實可能成為回收大量PET的潛在方法。

雖然制作閃閃發(fā)光的微小鉆石是偉大而美好的，但重要的是不要忽視科學(xué)意圖：更好地了解我們冰冷的行星鄰居的極端環(huán)境條件如何產(chǎn)生字面意義上的鉆石陣雨。為此，克勞斯和他的團隊認(rèn)為，他們還發(fā)現(xiàn)了更多證據(jù)，證明一種奇怪的水類型首先理論化，然后在2019年被明確發(fā)現(xiàn)。

據(jù)《紐約時報》2018年報道，它被稱為超離子水，就像固體和液體之間的奇怪雜交，據(jù)信會填滿海王星、天王星以及潛在的無數(shù)其他冰巨星和其他行星的地幔。它可能對我們在地球上沒有任何應(yīng)用，但它的存在可能解釋了為什么一些天體具有特殊的磁場。Kraus表示：納米鉆石確實在冰巨星內(nèi)部形成的發(fā)現(xiàn)使上離子水的條件更有可能出現(xiàn)。

“在Kraus團隊的實驗中，他們還沒有看到與鉆石一起形成的上離子水的直接證據(jù)?！薄癧但是]他們的實驗表明，碳正在從氫氣和氧中分離出來，允許純凈水區(qū)在行星內(nèi)部形成。因此，通過使鉆石降水成為這些行星內(nèi)部更現(xiàn)實的場景，上離子水的形成也變得更加可能?！?/p>

撇開超離子水不談，Kraus和他的同事們在納米鉆石方面還有更多的研究工作要做。他們正在尋找在幾分鐘內(nèi)制造大量微小寶石的方法，并使用更易于訪問但仍然高能耗的激光系統(tǒng)。他們甚至可能會嘗試加入氮等元素，看看這會如何影響納米鉆石的形狀。（氮在鉆石中非常常見——大約98%的天然鉆石含有百萬分之幾十到幾百的氮原子。）

如果有人讀到這篇文章，正在考慮做一個絕命毒師，但要用鉆石和舊水瓶親自試驗……!別的復(fù)雜的物理學(xué)就留給科學(xué)家吧。

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