De natuurlijke diamantregens op de reuzenplaneten Uranus en Neptunus waren de inspiratie voor een nuttige ontdekking: door met lasers op een folie van PET te schieten, is het mogelijk om nanodiamanten te maken.


In het gasvormige binnenste van de planeten Uranus en Neptunus heerst een extreme druk en temperatuur. Wetenschappers vermoeden al lang dat zich onder die omstandigheden op grote schaal diamanten van nanoformaat vormen. Die regenen vervolgens naar beneden en komen op de vaste kern van de planeten terecht.

Een Duits-Frans team van onderzoekers wilde dat vermoeden bevestigen door de diamantvorming in het lab te imiteren. PET, het materiaal van frisdrankflessen, leek daarbij een geschikte grondstof. Dat bestaat namelijk uit de elementen koolstof, waterstof en zuurstof, in ongeveer dezelfde verhoudingen als bij de gassen in het binnenste van de twee reuzenplaneten. Science Advances rapporteerde er deze week erover.


Röntgenlaserstralen

Met hun onderzoeksvoorstel klopte het team aan bij het SLAC National Accelerator Laboratory in Menlo Park in de Amerikaanse staat Californië. Als een van slechts twee laboratoria in de wereld beschikt dat over een laser die röntgenstraling kan afvuren.

Met behulp van die laser werd een dunne PET-folie een paar nanoseconden lang blootgesteld aan een temperatuur van zesduizend graden Celsius en een druk van een miljoen keer die van onze atmosfeer. Daarbij ontstond inderdaad een groot aantal nanodiamantjes – naar schatting een paar miljard stuks.

. Schematische weergave van het experiment dat resulteerde in het maken van diamant uit PET. Uit de besproken publicatie. 


Planetaire diamantregens

Dat is niet alleen een sterk argument voor de theorie van de planetaire diamantregens, maar kan ook aardse toepassingen krijgen. Nanodiamanten worden al gebruikt in polijst- en schuurmiddelen voor de industrie en in medicijnen. De benodigde hoge temperatuur en druk om ze te maken wordt nu bereikt met behulp van explosieven. Dat is een methode die maar weinig controle over de reactie biedt.

Röntgenlasers geven die controle wel, waardoor de nanodiamantjes volgens de onderzoekers de basis voor hoogwaardige industriële producten kunnen worden. Zo zijn ze te gebruiken als katalysatoren voor chemische reacties en als gevoelige quantumsensoren. Dat zou geen slechte herbestemming zijn voor een afgedankte frisdrankfles.


Tekst: Timo Können
Openingsbeeld: Een dun laagje eenvoudig PET-plastic wordt beschoten met een laser. Credit: Blaurock / HZDR