Gli scienziati hanno utilizzato i laser per trasformare la plastica in minuscoli diamanti

È una nuova forma di riciclaggio o un sogno irrealizzabile?

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Dicono che la spazzatura di una persona è il tesoro di un'altra persona.

Ora, un team internazionale di scienziati è riuscito a rendere letterale questa affermazione trasformando la plastica economica di polietilene tereftalato (PET) in nanodiamanti: diamanti sintetici e microscopici.

"Entro nanosecondi, [...] il 10 per cento di tutti gli atomi di carbonio all'interno di questo campione di plastica viene trasformato in diamanti molto piccoli", dice a Treehugger il coautore dello studio e professore presso l'Istituto di fisica dell'Università di Rostock, Dominik Kraus. "E quei nanodiamanti molto piccoli possono avere, o già avere in qualche forma, ma forse lo saranno ancora di più in futuro, applicazioni tecnologiche molto interessanti."

La trasformazione, pubblicata su Science Advances nell’autunno del 2022, è stata un po’ una sorpresa, afferma Kraus. Questo perché il gruppo di ricerca, composto dallo SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia in California, dall'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), dall'Università di Rostock in Germania e dall'École Polytechnique francese, non stava cercando di trovare usi terrestri per la plastica, ma piuttosto comprendere la chimica degli altri pianeti.

"Inizialmente, questo era motivato per ottenere un quadro migliore del tipo di chimica che sta accadendo all'interno di pianeti giganti come Nettuno e Urano", dice Kraus.

Questo è importante per comprendere l’universo in generale, perché gli scienziati ritengono che i giganti di ghiaccio siano il tipo di pianeta più comune al di fuori del nostro sistema solare. A livello elementare, questi pianeti sono costituiti principalmente da carbonio, idrogeno e ossigeno con una piccola quantità di azoto, afferma Kraus. Tuttavia, è il modo in cui questi elementi interagiscono in condizioni planetarie estreme che affascina davvero gli scienziati. È possibile che le condizioni su questi pianeti possano generare un tipo speciale di acqua chiamata acqua superionica. Potrebbero anche far cadere i diamanti sotto forma di pioggia.

Olivier Bonin / Laboratorio Nazionale Acceleratore SLAC

Cos'è l'acqua superionica? "L'acqua superionica è una forma di acqua prevista in cui gli atomi di ossigeno formano un reticolo cristallino e i nuclei di idrogeno [sono] quindi in qualche modo in grado di muoversi liberamente attraverso questo reticolo di ossigeno", afferma Kraus.

La presenza di quest’acqua superionica potrebbe spiegare i campi magnetici unici che gli scienziati pensano esistano su questi pianeti, hanno scritto gli autori dello studio.

Per cercare di capire cosa potrebbe accadere su questi pianeti, gli scienziati devono in qualche modo replicare le loro condizioni estreme – con temperature nell’ordine di migliaia di gradi Celsius e pressione atmosferica milioni di volte maggiore di quella terrestre – in laboratorio. Lo fanno facendo esplodere un materiale filmoso con un laser ad alta potenza che può riscaldare il film a 6.000 gradi Fahrenheit, producendo un'onda d'urto che moltiplica la pressione sul materiale per un milione. Quindi utilizzano lo speciale laser a raggi X basato sull'acceleratore Linac Coherent Light Source (LCLS), situato presso lo SLAC National Accelerator Laboratory, per osservare cosa succede quando i flash laser colpiscono la pellicola.

Precedenti esperimenti di sabbiatura del polistirene, una plastica composta da idrogeno e carbonio, avevano portato alla prova che la precipitazione dei diamanti potrebbe davvero formarsi su questi pianeti. Tuttavia, questi pianeti hanno anche molta acqua e gli scienziati ritengono che l’acqua superionica si formerebbe probabilmente quando il carbonio e l’acqua si separano.

Ecco perché si sono rivolti al PET, che ha la formula chimica C10H8O4. È stato questo esperimento a generare i nanodiamanti e a rafforzare le prove scientifiche che i giganti del ghiaccio potrebbero vedere sia la pioggia di diamanti che l’acqua superionica.

"Sappiamo che il nucleo della Terra è prevalentemente costituito da ferro, ma molti esperimenti stanno ancora studiando come la presenza di elementi più leggeri possa cambiare le condizioni di fusione e transizioni di fase", afferma Silvia Pandolfi, scienziata dello SLAC e coautrice dello studio, in un comunicato stampa dello SLAC. . "Il nostro esperimento dimostra come questi elementi possano cambiare le condizioni in cui i diamanti si formano sui giganti di ghiaccio. Se vogliamo modellare accuratamente i pianeti, allora dobbiamo avvicinarci il più possibile alla composizione effettiva dell'interno planetario."