In ijsgiganten als Neptunus en Uranus zou het diamanten regenen (afb: Blaurock/HZDR)

Als je kijkt naar het aantal mensen dat aan dit onderzoek hebben meegewerkt (meer dan veertig) dan moet dit wel een zeer belangwekkend onderzoek zijn. Dat ruime veertigtal denkt een oplossing te hebben bedacht voor het probleem van het kunststofafval. Maak daar nanodiamantjes van. Ik heb zo mijn twijfels, maar ik moet toegeven dat ze er in de eerste plaats achter wilden komen hoe de praktijk eruit ziet in ijsgiganten als Neptunus of Uranus. Daar zou het diamanten regenen en zou superionisch water worden gevormd.
Wat gebeurt er in ijsplaneten als Neptunus of Uranus? Om daar een idee van te krijgen beschoten onderzoekers een PET-folie (polyetheentereftalaat) met stevige flitsen van een röntgenlaser. Een van de resultaten onderbouwden hun vermoedens dat het in die ijsgiganten diamanten moet regenen. Daar bonden ze ook de gevolgtrekking aan dat dit een manier zou kunnen zijn om het probleem met kunststofafval de baas te worden.
De omstandigheden in die ijzige reuzenplaneten zijn heel extreem. De temperaturen liggen op enkele duizenden graden °C en de druk is er miljoenen malen hoger dan de atmosferische druk op aarde. Toch kun je dat soort omstandigheden in het lab nabootsen. Neem een krachtige laser die zijn energieflitsen verzendt naar foliemateriaal, stook het boeltje op tot 6000°C. Dat veroorzaakt een schokgolf die het beschenen materiaal gedurende een paar nanoseconden (miljardste seconden) blootstelt aan een druk van zo’n miljoen atmosfeer. “Tot nu toe hebben we daarvoor koolwaterstoffolies gebruikt”, zegt Dominik Kraus van de universiteit van Rostock (D). “Die extreme druk zorgde voor minuscule diamantjes.”

PET

Met die folies was het maar gedeeltelijk mogelijk het binnenste van die ijsplaneten na te bootsen. Op die ijsplaneten komen niet alleen koolstof en waterstof voor maar ook grote hoeveelheden zuurstof. Om een folie met de juiste elementenverhouding als binnen in die planeten te komen kwamen de onderzoekers uit op PET.
Kraus: “Het effect van zuurstof was dat het de splitsing van koolstof en waterstof versnelde.” Daardoor vormden zich uit de koolstofatomen makkelijker diamantjes. Dat zou niet alleen in Uranus en Neptunus gebeuren, maar in talloze andere planeten in het heelal. Die ijsreuzen werden ooit als zeldzaam gezien, maar nu wordt aangenomen dat ze waarschijnlijk de gangbaarste planeetvorm vertegenwoordigen buiten ons zonnestelsel.
De onderzoekers denken dat op die manier ook superionisch water wordt gevormd. Kraus: “De zuurstofatomen vormen een kristalrooster waarin de waterstofkernen (protonen; as) zich vrij kunnen bewegen.” Die waterstofkernen hebben een positieve lading, zodat superionisch water elektriciteit geleidt, hetgeen zou leiden tot het magneetveld van de ijsreuzen. Ze konden in hun proeven overigens geen superionisch water aantonen. Dat zou in een vervolgonderzoek met een sterkere röntgenlaser bij XFEL in Hamburg moeten worden bewezen.

Kunstofafval

Wat de praktische bruikbaarheid van deze ontdekking betreft denken de onderzoekers aan het gebruik van die nanodiamantjes voor schuurpapier en slijpschijven, maar in de toekomst ook voor hooggevoelige kwantumsensoren, contrastvloeistoffen en als katalysatoren voor de splitsing van, bijvoorbeeld, kooldioxide. Kraus denkt dat deze manier veel schoner is dan de huidige manier van het maken van diamantjes met behulp van explosieven.

De met behulp van de laser gemaakte diamantjes zouden zouden, anders dan de ‘explosieve’ diamantjes, op maakt gemaakt kunnen worden en voorzien kunnen worden van andere (sporen)elementen. Kraus: “De röntgenlaser houdt in dat we nu een middel hebben om heel precies de diamantgroei te kunnen sturen.”
Grote vraag blijft, in ieder geval voor mij, hoeveel van de huidige berg kunststofafval kun je op deze manier daarvan afknabbelen. Bijkomend probleem dunkt me dat zo’n ‘diamantfabriek’ niet erg goedkoop zal zijn.

Bron: Science Daily